用于植入式医疗装置的温度感测电路制造方法及图纸

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
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。
技术介绍
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专利技术在诸如在美国专利6,516,227中公开的脊髓刺激(SCS)系统内的使用。然而，本专利技术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。SCS系统通常包括在图1A和1B中的平面图和横截面图中所示的植入式脉冲发生器(IPG)10。IPG 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。IPG 10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。在所示的IPG 10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2×2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。如图1B的横截面图中所示，IPG 10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)。图2示出了IPG 10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.ti.com/lsds/ti/microcontroller/16-bit_msp430/overview.page？DCMP＝MCU_other&HQS＝msp430处的数据记录表中有所描述。ASIC 65可如在上文参考的'529公开中所述。片外还包括热敏电阻器80，其可以用来检测IPG 10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R0的电压降V0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R0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。由于许多原因，检测IPG 10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。其中检测IPG 10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IPG 10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。本专利技术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8本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.07 US 61/937,309;2015.01.19 US 14/599,7451.一种温度感测电路，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊曼纽尔·费尔德曼，戈兰·N·马恩费尔特，
申请(专利权)人：波士顿科学神经调制公司，
类型：发明
国别省市：美国;US