用于可植入医疗装置的电源断电流测量

摘要

本发明涉及一种可植入医疗装置(IMD)，其具有测量电路用于测量IMD中的一个或多个电流，诸如各种电源电压汲取的电流。在不干扰正常IMD操作的情况下测量该电流，并且其可以被从IMD进行遥测用于审查。与正在测量的电流串联的开关电路在时间段内被暂时断开以将电源电压与被供电的电路断开连接。利用在时间段期间从充电的电容汲取电力的电路，测量当在时间段的结束处开关电路被断开以及再次闭合时跨与电路并联的电容的电压。使用测量的电压的差、已知电容和测量之间的时间段确定电源电压汲取的平均电流。

权利要求

1.一种医疗装置，包括：

电源，其被配置为产生电源电压；

与电容并联的负载电路，其中所述负载电路包括被配置为从所述电源电压汲取电力的一个或多个电路；

跨所述负载电路和所述电容的负载电路电压；

开关电路，其被配置成当闭合时将所述电源电压连接到所述负载电路电压以由此在当负载电路正在操作时使用电源电压给负载电路供电；以及电流测量电路，其被配置成通过以下步骤测量所述负载电路汲取的负载电流：断开所述开关电路以将所述负载电路电压与所述电源电压断开连接，从而在所述负载电路正在操作时允许所述负载电路电压下降，并且在所述负载电路电压下降时确定所述负载电路电压的差，其中所述负载电路电压的差指示所述负载电流。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述电源包括电池。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述电池是一次电池。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，所述电源包括调节器电路，其中所述调节器电路被配置成从另一个电源电压产生所述电源电压。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，所述电源包括升压电路，其中所述升压电路被配置成从另一个电源电压产生所述电源电压，其中所述升压电路包括升压转换器或充电泵。

6.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中所述电流测量电路进一步被配置成在测量所述负载电流之后闭合所述开关电路以将所述负载电路电压连接到所述电源电压以由此在当负载电路正在操作时使用电源电压给负载电路供电。

7.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，进一步包括遥测电路，其中所述遥测电路被配置成将测量出的负载电流的至少一个表示无线地发送到外部装置。

8.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中电流测量电路被配置成断开所述开关电路一个时间段，在所述时间段之后所述电流测量电路被配置成闭合所述开关电路以将所述电源电压连接到所述负载电路电压以由此在当负载电路正在操作时使用电源电压给负载电路供电，其中所述时间段允许所述负载电路通过从在所述时间段期间存储在所述电容上的电荷汲取电力来进行操作。

9.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中所述电流测量电路通过在所述负载电路电压下降时至少一次测量所述负载电路电压来确定所述负载电路电压的差。

10.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中所述电流测量电路通过在所述负载电路电压下降时两次测量所述负载电路电压来确定所述负载电路电压的差。

11.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中所述电流测量电路通过在断开所述开关电路之前测量所述负载电路电压、并通过在所述负载电路电压下降时测量所述负载电路电压，来确定所述负载电路电压的差。

12.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中所述电流测量电路进一步被配置成确定所述负载电路电压下降的速率，其中所述速率指示所述负载电流。

13.根据权利要求12所述的装置，其中通过将所述负载电路电压的差除以所述开关电路被断开而导致所述差的时间段来确定所述速率，其中所述电流测量电路进一步被配置成通过将所述速率乘以所述电容来确定所述负载电流。

14.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中所述电流测量电路包括电压测量电路，其被配置成测量以下至少一个负载电路电压，根据该至少一个负载电路电压确定所述负载电路电压的差。

15.根据权利要求14所述的装置，进一步包括微控制器，其被配置成使能所述电压测量电路以测量所述至少一个负载电路电压，其中所述微控制器进一步被配置成断开和闭合所述开关电路，并且其中所述微控制器进一步被配置成从所述电压测量电路接收至少一个测量出的负载电路电压。

16.一种医疗装置，包括：

电源，其被配置为产生电源电压；

与电容并联的负载电路，其中所述负载电路包括被配置为从所述电源电压汲取电力的一个或多个电路；

跨所述负载电路和所述电容的负载电路电压；

开关电路，其被配置成当闭合时将所述电源电压连接到所述负载电路电压以由此在当负载电路正在操作时使用电源电压给负载电路供电；以及电流测量电路，其被配置成通过以下步骤测量所述负载电路汲取的负载电流：断开所述开关电路以将所述负载电路电压与所述电源电压断开连接，从而在所述负载电路正在操作时允许所述负载电路电压下降，并且确定所述负载电路电压下降的速率，其中所述速率指示所述负载电流。

说明书

用于可植入医疗装置的电源断电流测量

技术领域

[0001] 本发明涉及一种可植入医疗装置系统，并且特别涉及包含可植入刺激器的系统。

背景技术

[0002] 可植入刺激装置是以下装置，其生成并且递送电刺激至身体神经和组织以用于多种生物紊乱的治疗，比如治疗心律失常的起搏器、治疗心脏纤维性颤动的去颤器、治疗耳聋的耳蜗刺激器、治疗失明的视网膜刺激器、产生协同的肢体运动的肌肉刺激器、治疗慢性疼痛的脊髓刺激器、治疗运动失常和心理失常的皮层和深脑刺激器以及治疗尿失禁、睡眠窒息、肩膀半脱位等的其他神经刺激器。接下来的描述大体上聚焦于本发明在诸如美国专利6,516,227公开的脊髓刺激(SCS)系统中的使用。然而，本发明可以应用在任意的可植入医疗装置系统中。

[0003] 如图1A示出的，SCS系统通常包括可植入脉冲发生器(IPG)10，其包括例如由诸如钛的导电材料制成的生物相容设备壳体12。壳体12典型地保持IPG起作用所需的电路和电池14，如下面详细描述的。IPG 10耦接到设计成接触患者的组织的远端电极16。远端电极16经由一个或多个电极导线(两个这样的导线18和20被示出)耦接到IPG 10，使得该电极16形成电极阵列22。在柔性主体24上承载电极16，其还容纳耦接到每个电极的单独的信号线26。在所示实施例中，在每个引线18和20上有八个电极，虽然引线和电极的数量是应用特定的并因此可以变化。导线18和20包含近端电极触点29，其使用固定在诸如环氧树脂的非导电头材料30中的引线连接器28而耦接到IPG 10。

[0004] 如图1B的截面示出的，IPG 10通常包括各种电子部件34被安装到的印刷电路板(PCB)32，其中一些在下面讨论。遥测(天线)线圈36被用于通过患者的组织将数据发送到外部装置(未示出)/从外部装置接收数据。这种无线通信可以使用诸如频移键控、蓝牙、低功耗蓝牙、无线网络、Zigbee等等不同的硬件和协议发生。

[0005] 所描绘的示例中的IPG 10包含非可再充电一次电池14p(其中“p”表示“一次”)。不同于可再充电电池，通过穿过其的充电电流在一次电池14p中的电化学反应是不可逆的。相反，一次电池14p将最终在一个或两个其电极中耗尽材料，并且从而具有有限的寿命。一旦电池14p耗尽，对于从患者外植IPG 10将是必要的，使得电池14p可以被取代，并且IPG 10重新植入，或(更可能)使得具有新的电池14p的新的IPG 10可以被植入。一次电池14p可以使用不同的化学物质来形成，但锂CFx电池或锂/CFx-SVO(银钒氧化物)混合电池是流行的以在可植入医疗装置中使用，并且产生电池电压Vbat，在一个示例中在1.2伏特和3.2伏特之间。如下面图3B所进一步描述的，在一次电池14p随着IPG 10的寿命而使用时Vbat将随时间降低。

[0006] 图2示出用于IPG 10的架构5，其在美国专利申请公布2013/0331910中描述。示出的特别强调是在IPG 10中的各种电源，其用较粗的线示出。在图2中只有少数其他非电源信号被示出，将在下面讨论它们并且这种信号用细线示出。本领域的技术人员将理解，IPG 10包含许多这样的“常规”的信号线，并能够包含其它电源，其为了方便未被示出。

[0007] 一次电池14p提供了主电源电压Vbat，从其获得在IPG 10中的所有其他电源电压。一些电路，诸如下面进一步描述的DC-DC转换器62和罐电路68，从Vbat直接接收功率。在IPG 
10中需要的其它电源电压能够比Vbat更高，所以使用升压转换器70产生，其从Vbat产生更高的电源电压Vup。在一个示例中Vup能够是3.2V。升压转换器70可以包括基于电容器的改变泵、基于电感器的升压转换器，或这些的组合。参见，例如，USP7,872,884。

[0008] 如所示的，架构5包含模拟电路52、数字电路54以及存储器60，其中的每一个由它们自己的电源电压Vd、Va和Vf供电，其中的每一个经由调节器44、46和48从Vup生成。调节器44、46和48可以包括低压降线性调节器，其使用小功率并且创建比开关调节器少的噪声。即使在IPG 10中电源电压Vd、Va和Vf具有相同的大小(例如，2.8V)，经由调节器将它们隔离以防止一个电源上的噪声影响另一个也是有益的。例如，数字电路54可以在其切换时在Vd上创建噪声，如果未隔离该噪声则可能潜在地影响Va并且因此影响模拟电路52的性能。因为存储器60可以汲取Vf和调节器48必须供应的大量电流(例如，当正在编程或擦除时)，所以存储器60(例如，闪存EPROM)优选地具有其自己的调节器48。另外地，调节器48可以不时地禁用以省电。

[0009] 由Va供电的模拟电路52包括多个电路，其包括用于测量温度(T)的热敏电阻、用于产生温度不敏感的参考电压(Vref)的带隙发生器、振荡器和时钟产生电路(CLK)、包括调制和解调电路的遥测电路72、模拟测量电路74等。

[0010] 在IPG 10中数字电路54包括由电源电压Vd供电的数字电路，并且包括微控制器58和各种时序电路56。数字电路54可以至少部分地与至少一些模拟电路52集成在单混合模式专用集成电路(ASIC)上，如例如在美国专利申请公布2008/0319497和2012/0095529中示出的。数字电路52也可以与模拟电路54分离。例如，‘497和‘529公布的ASIC可以结合德州仪器微控制器58部件号MSP430来使用，例如，其在http://www.ti.com/lsds/ti/微控制器/16-bit_msp430/overview.page？DCMP＝MCU_other&HQS＝msp430处的数据表格中被描述。微控制器58还包括微处理器集成电路、集成电路的集合、非集成电路的集合、或者集成和非集成电路两者的集合—实质地能够以本文公开的方式操作IPG 10的任何硬件。

[0011] 由电源电压Vf供电的存储器60可以拥有用于IPG 10(例如，用于微控制器58)的操作软件，并且也可以充当自由空间来存储数据，诸如要被无线遥测到外部装置进行分析和/或提供反馈给病人、医生或IPG制造商的记录数据。存储器60也可以存储从外部装置发送的数据，诸如对于给定患者的治疗设置，诸如哪个电极16是有效的以提供电流脉冲、以及这些脉冲的幅值、极性、频率以及宽度。这种治疗设置被从微控制器58发送到一个或多个数字到模拟转换器(DAC)64，其相应地生成指定的电流脉冲(Iout)。参见，例如，美国专利申请公布2007/0100399。为了简单在图2中只示出一个电极16，但本领域技术人员应当理解，治疗设置将涉及一个以上的电极。例如，另一个电极16(其可以包括导电壳体12；图1A)将用于为Iout提供返回路径以防止在患者的组织中的电荷的积聚。另外地，一个以上的电极16可以被用于源电流至患者的组织，并且一个以上的电极16能够用于从患者的组织汇电流。参见，例如，美国专利申请公布2013/0184794和2013/0006315。

[0012] 在电极16处的电流脉冲的功率(例如，幅度)可以对于给定患者随时间或随患者而不同。因此，称为顺从电压(V+)的DAC 64的电源电压不是固定的，而是经由反馈回路被设定在最佳电平处。V+监视和调整电路66监视与有效电极16一致的电压，它用来控制DC-DC转换器62以产生用于DAC 64的适当幅度的电源电压V+。参见，例如，USP7,444,181、美国专利申请公布2010/0211132、2013/0289665和2013/0310897。期望该V+的调整，这是因为如果V+太低，则DAC 64将变成“负载”，并且不能提供指定的电流Iout。如果V+太高，则DAC64将能够提供所需的电流，但功率将被浪费，其中在没有任何有用效果的情况下跨DAC 64下降顺从电压V+的一部分。参见，例如，USP7,539,538和7,872,884。如前所述，DC-DC转换器62从Vbat直接产生V+并且转换器62(如升压转换器70)可以包括基于电容器的改变泵、基于电感器的升压转换器或它们的组合。在一个示例中再次取决于DAC 64必须提供的电流的功率，V+能够由转换器62设置在3至18伏之间。

[0013] 罐电路68被耦接到遥测线圈36，以及类似的DC-DC转换器62直接由Vbat供电。罐电路68可以包括调谐电容器(未示出)，其与线圈36的电感结合而操作以设置与外部装置通信所必须的罐的谐振频率。罐电路68还包括由遥测电路72内的调制电路控制的晶体管开关，该调制电路将要发送的来自微控制器58的数字数据转换成以谐振频率或谐振频率附近切换晶体管开关的信号。当接收数据时，罐电路68被耦接到遥测电路72内的解调电路，以从所接收的信号提取数字数据从而由微控制器58解释。参见，例如，美国专利申请公布U.S.2009/0069869和USP8,081,925。

[0014] IPG制造商关注的一个问题是IPG质量和可靠性，并在这方面制造商通常使用测试，以确保IPG没有缺陷。例如，在IPG的电路在其壳体12中的插入之前，当电路仍可接入时并且在电池14p连接到它之前，制造商经常运行各种测试，以查看IPG是否正在汲取太多的电流。这可能会发生，例如如果在IPG电路中的缺陷正在引起电流从电源电压(或其它电压)泄漏到地的话。如果这样的电流泄漏存在，则IPG 10可能没作用，或者一次电池14p，一旦被连接，就可能比它应该的更快地耗尽。快于正常电池的耗尽对于一次电池IPG是特别关注的，因为如前面提到的，当电池被汲取时IPG必须被外植，这对于患者非常不便。

[0015] 在此阶段IPG测试的示例在图3A中示出。测试器75被耦接到在IPG电路中的Vbat节点(即，该电池14p的正端子将最终被连接到的节点)。测试器75偏压该节点到适当的电压来为IPG 10供电(例如，Vbat＝3.0V)，并测量汲取通过该节点的电流Ibat，它包括由IPG 10汲取的总电流。虽然未示出，但是测试器75将也有可能耦接到诸如在IPG电路中的连接器的其他节点，来提供正常操作IPG 10所必要的信号，从而允许在真实使用条件下确定Ibat。如果由测试器75确定Ibat是不寻常的高(例如，高于阀值Ibat’)，则测试下的IPG 10能够被视为故障，从而无法进一步制造或发货。本领域技术人员将认识到除了确定Ibat之外在该阶段还可以运行IPG 10的其他测试。

[0016] 然而，一旦IPG电路已连接到其电池14p，在去外壳12内密封，并不再可接入，则测试电流是很难完成的。尽管如此，本发明人认为需要在此阶段确定这种电流，这是因为与包住IPG电路和连接额外结构(例如该电池14p)相关联的制造步骤可引起需要发现的另外缺陷。

[0017] 至少对于具有无线可再充电电池14r(其中“r”表示“可再充电”)的IPG(参见图11A-11C)，由IPG制造商采用的意指IPG电流在这个阶段汲取的方法是：对电池14r充电，将它的电压(Vbat1)无线传输到外部装置；在一段时间内(例如，一个星期的“烤机”(burn-in))正常操作IPG 10；此后无线传输其电压(Vbat2)；然后确定在(ΔVbat＝Vbat1-Vbat2)之前和之后的电池电压的差异。所得ΔVbat然后可以与阀值(Vbat(th))进行比较，并且如果ΔVbat>ΔVbat(th)，则制造商可以得出这样的结论：IPG 10从电池14r汲取太多电流，以及至少从这个角度来说IPG 10是不能接受的。

[0018] 然而当出于许多原因施加到一次电池IPG的测试时这种方法是有问题的。首先，如图3B示出的，一次电池的放电曲线(Vbat作为时间的函数，假定恒定电流汲取)是非线性的。它包括下降部分76，其中Vbat在其使用时早期相对快速地下降，后来进入相对平坦部分78，其中Vbat下降缓慢，至少直到到达电池的寿命结束(EOL)为止(即，在电压Vbat_EOL处，此时电池14p可以不再操作IPG的电路)。经验告诉我们，新购买的一次电池14p并非一致于其中它们似乎在这种放电曲线上当前操作。一些新的电池似乎是处于它们的下降部分76的开始并因此在使用后迅速下降，而其他似乎已经超过下降部分76至至少一定程度并因此更靠近平坦部分78或在平坦部分78中。因此，对于相同的烤机时间，ΔVbat的不同值可能导致出，即使实际上被测试的一次电池IPG汲取相同量的电流Ibat也是如此。换句话说，ΔVbat不是一次电池14P的电流汲取的良好预测器。

[0019] 第二，与可再充电电池14r相比，用于一次电池14p的Vbat将缓慢下降，甚至在一次电池14p仍在其降低部分76内也是如此。结果，用于一次电池IPG的有意义的烤机时间将需要基本上长于一周以看到ΔVbat的显著差异，诸如几个月，这对于制造商是不切实际的。此外，数月的烤机将一次电池14p永久耗尽到某种程度，这相当于缩短IPG 10的使用寿命等同的数量。(请注意，对于可再充电电池的IPG 10不关注这个，这是因为在相对短的烤机期后，在IPG 10被发货之前呈现合适小的ΔVbat的可接受的IPG 10可以使其电池14r再充电)。

[0020] 本发明人已经设想方法在一次电池IPG 10制造完成后来测量电流汲取，并且一种方法在图3C中示出(其是创造性的，并且不被认为是现有技术)。在这个示例中，电流测量电路55包括与电池14p和所述IPG电路的其余部分之间的Ibat共线放置的测量电阻器Rm。Rm将优选地是小的(例如，1欧姆)，以便不浪费电池功率(例如，Ibat2*Rm)，并可以包括在诸如保险丝的路径中的已经存在的组件。在Ibat穿过Rm时，电压Vm(Ibat*Rm)跨Rm增强，它可以用差分放大器73测量。这个测量电压Vm可以在模拟数字(A/D)转换器74处被数字化，其包括测量电路74(图2)的一部分，并且其通常存在于IPG 10中，并用于其他原因。此后，微控制器58可以使用遥测电路72无线地传输Vm(或Ibat，通过将VM除以Rm的已知值)到外部装置用于制造商的审查。

[0021] 这样，制造商可以使用图3C的电流测量电路55，以即使在IPG制造完成之后评估Ibat，并且从而可以确定Ibat是否足够高以提示缺陷，并从而该IPG不应被发货。有利地，这种测量发生在无需(将至少部分地汲取一次电池14P的)长持续时间的烤机周期的情况下。

[0022] 然而，虽然图3C的电流测量电路55肯定可行的，但是这对实现所有IPG设计并非一定现实的。这部分是由于在IPG 10的正常操作期间Ibat的变化特性。如图3D示出的，Ibat一般不是恒定的，而是包含高电流汲取尖峰(Itelem)。实际上，正如图3D对数y轴比例表明的那样，这些电流尖峰可以比它们之间的基线电流(Ib)大1000倍。

[0023] 这些电流尖峰由IPG 10和外部装置之间使用的通信方案导致，这在USP7,725,194和8,131,377中讨论，其被简单地说明。虽然IPG 10被设计成以无线地与外部装置进行通信，但是不断提供电力给IPG的遥测电路72以允许IPG10确定何时外部装置试图与其通信是不实际的。IPG的遥测电路72内的接收器电路汲取过多的电力以致不能允许这一点。相反，IPG 10只在小的持续时间的监听窗口(例如，TD＝20毫秒)期间给接收器电路供电，这周期性地进行(例如，TP＝0.5秒)。希望与IPG 10通信的外部装置的任务是在至少TP(以及优选地更长)的持续时间内连续广播唤醒信号，以确保该IPG 10可以在至少一个它的监听窗口期间感测该唤醒信号。如果IPG 10这样检测到唤醒信号，则它可以随后在通信会话期间与外部装置进行通信所需的时间内为其接收器电路(以及还可能地如果在IPG 10需要发送数据时的其传输电路)供电，在该通信会话之后其可以恢复到再次周期性发出监听窗口。

[0024] 因此，在遥测电路72从电源电压Va汲取电流Itelem时，在这些监听窗口周期期间(Td)在图3D中的Ibat是高的。比较而言，当IPG另外在诸如提供患者治疗的其正常操作期间从各种模拟52、数字54和存储器60电路汲取电流时，在这些窗口之间汲取的基线电流Ib是相对小的。

[0025] 虽然图3C的电流测量电路55理论上允许确定Ibat，但是作为实际问题在IPG 10中不容易确定Ibat。首先，差分放大器73必须具有能够在Ibat变化的数量级上准确解析小电压的大动态范围。例如，对于典型的Ibat电流(从Ib至Itelem)，并假设Rm＝1欧姆的测量电阻，Vm的范围将从几微伏到几毫伏，该电压难以测量。

[0026] 其次，A/D 74不能很好地适于经由Vm有意义地解释Ibat。虽然是A/D 74通常存在于IPG 10中以测量在IPG操作期间的各种电压，但是A/D 74能够不被配置成以解析Ibat所需的速率对测量的电压进行采样。在这方面，Ibat可以具有甚至更短的持续时间的电流变化，该监听窗口的持续时间，例如小至微秒。如果假定A/D 74必须捕捉Ibat小至1微秒的电流变化，则它必须至少每0.5微秒(每公知的采样规则)对Ibat采样。这等于每秒两百万个样本—该IPG 10不能够储存的大量数据。在足够长的时间内对Ibat采样以拾取至少一些电流尖峰的需要并从而在超过一秒内进行能够需要对Ibat采样加剧了这个问题。

[0027] 高采样率也将使A/D 74负重，这通常并不需要在IPG 10正常使用期间以这样的速率进行数据采样，并因此不能这样做。即使A/D 74可以被配置成用于测试目的以可接受的速率对Ibat采样，A/D 74凭借其更快操作也可能在IPG 10中的其他电路试图处理A/D 74提供的大量数据时，开始汲取显著的电流。因此该测量期间IPG 10的这种非典型的使用会增加Ibat，而且从而会扭曲其测量，因为Ibat将不能反映正常的IPG操作。

[0028] 最后，虽然图3C的电流测量电路55能够测量正从电源电压Vbat汲取的Ibat，但是本发明人认为期望的是从IPG 10中的其它电源电压确定汲取电流。这将是有益的，因为它将允许制造商了解在IPG中的哪些电路可能会汲取更多的电流。例如，如果正在从电源电压Vup汲取的电流不寻常地高，则它能够提示在从该电源电压汲取电流的调节器44、46、或48中的问题。这种过度的电流将最终有助于Ibat，并从而能够在其测量中明显，但Ibat将不能揭示电流泄漏的源。另外地，来自特定的电源电压的电流泄漏能够是相对小的并从而在Ibat中是没有解析的，即使这种泄漏对于由电源电压供电的电路仍是显著的也是如此，该电路可能至少有故障风险。因此，该发明人认识到可能与所有的电源电压共线地包括图3C的电流测量电路55，以确定它们的电流汲取，但再一次地，更实际的电流测量方案被期望。

发明内容

[0029] 公开一种可植入的医疗装置，其包括：电源电压；与电容并联的负载电路；以及跨负载电路和电容的负载电路电压。包括开关电路，用于选择地将电源电压耦接到负载电路电压。也包括电流测量电路，用于通过以下步骤测量由负载电路汲取的负载电流：断开开关电路以将负载电路电压与电源电压断开连接，从而在负载电路正在操作时允许负载电路电压下降。电流测量电路可以在负载电路电压下降时确定负载电路电压的差，其中负载电路电压的差指示负载电流。电流测量电路可替选地确定负载电路电压下降的速率，其中该速率指示负载电流。

[0030] 医疗装置可以进一步包括用于提供电源电压的电池，其可以是一次电池。医疗装置可以进一步包括调节器电路，用于从另一个电源电压产生电源电压。医疗装置可以进一步包括升压(step up)电路，用于从另一个电源电压产生电源电压，该升压电路可以包括升压转换器或充电泵。医疗装置可以进一步包括遥测电路，用于将测量的负载电流的至少一个表示无线发送到外部装置。

[0031] 在测量负载电流之后，电流测量电路能够进一步闭合开关电路以连接负载电路电压和电源电压。电流测量电路还能够在时间段内断开开关电路，在此之后该电流测量电路被配置成关合开关电路以连接负载电路电压和电源电压，其中该时间段允许负载电路通过汲取来自在时间段期间在电容上存储的电荷的电力而操作。

[0032] 电流测量电路通过在负载电路电压下降时至少一次测量负载电路电压来确定负载电路电压的差。电流测量电路还通过在负载电路电压下降时两次测量负载电路电压来确定负载电路电压的差。电流测量电路还通过在断开开关电路之前测量负载电路电压、以及通过在负载电路电压下降时测量负载电路电压，来确定负载电路电压的差。电流测量电路进一步确定负载电路电压下降的速率，其中该速率指示负载电流，通过将负载电路电压的差除以导致该差而断开开关电路的时间段可以确定该速率，其中通过将该速率乘以电容来确定负载电流。

[0033] 电流测量电路可以包括电压测量电路，其被配置成测量以下至少一个负载电路电压，根据该至少一个负载电路电压确定负载电路电压的差。医疗装置可以进一步包括微控制器，以启用电压测量电路以测量该至少一个负载电路电压。微控制器进一步断开和闭合开关电路，并且从电压测量电路接收至少一个测量的负载电路电压。

附图说明

[0034] 图1A和图1B示出根据现有技术的可植入脉冲发生器(IPG)，其具有一次电池和其中电极被附接到IPG的方式。

[0035] 图2示出根据现有技术的IPG的架构，其包括各种电源电压。

[0036] 图3A示出根据现有技术的测试在制造商可接入时以及在连接IPG的电池之前由IPG电路汲取的电流。

[0037] 图3B示出根据现有技术的一次电池的放电曲线。

[0038] 图3C示出用于测量从电池电源电压汲取的电流的电流测量电路的一个示例。

[0039] 图3D示出根据现有技术的在IPG中从电池电源电压汲取的电流的变化。

[0040] 图4示出根据本发明实施例的IPG的改进架构，其具有包括开关电路的电流测量电路，用于测量从电池电源电压汲取的电流。

[0041] 图5A和5B示出根据本发明实施例的电流测量电路的操作，其包括当开关电路被断开和闭合时测量电压，该电压差对应于根据本发明的实施例汲取的电流。

[0042] 图6A-6C示出根据本发明实施例的其中电流测量电路确定从电池电源电压汲取的电流过大的示例。

[0043] 图7根据本发明的实施例示出电压测量的不同时序。

[0044] 图8根据本发明的实施例进一步示出开关电路的细节。

[0045] 图9A和9B根据本发明的实施例示出从电池电源电压汲取的电流以及从顺从电源电压汲取的电流的同时测量。

[0046] 图9C根据本发明的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(IMD)，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IPG 10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14p被汲取的电流，Ibat。在电流测量电路105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56μF。

[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＝1)，从而断开电池14p和IPG电路的连接，即，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ΔVbat’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*ΔVbat’/Tbat，

[0058] 其中已知Tbat和Cbat，并且其中测量ΔVbat’。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ΔVbat’除以在开关电路断开时测量之间的时间段ΔT＝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ΔVbat’，或由其组成值Vbat’1和Vbat’2表示，或者由Vbat下降的速率(ΔVbat’/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ΔVbat’，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ΔVbat’或Ibat(avg)高于由制造商确定的质量阀值Vbat(th)或Ibat(th)，则IPG10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。

[0060] 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ΔVbat’，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IPG 10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ΔVbat’或Ibat(avg)，并且可以将其与质量阀值进行比较。例如，ΔVbat’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)＝25μA左右。

[0064] 图5A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Ib过高，并从而Vbat’在监听窗口(Td)之间下降太快。然而，遥测电流Itelem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ΔVbat’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Ib正常，但是遥测电流Itelem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ΔVbat’。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ΔVbat’。

[0066] 虽然优选地只在改变开关电路102的状态之前(即，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ΔVbat'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ΔVbat’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(即，Vbat)减去，从而允许Vbat’的下降速率(ΔVbat’/ΔT)和Ibat(avg)被确定。总之，它仅在一些实现方式中是必要的，其中该测量电路102在其下降时并且在开关电路102被断开时测量Vbat’一次。

[0068] Vbat’1也可以在t＝0处断开开关电路102之后显著地发生，如图7示出的。在此，在t＝0处开关电路102已经被断开并且Vbat’已经开始下降之后在t＝0.25处测量Vbat’1。同样地，在t＝1.5处开关电路102被闭合之前显著地在t＝1.25处测量Vbat’2。在该示例中使用在两个测量之间的不同的较小的时间段ΔT(1.25–0.25＝1.0秒)而将ΔVbat’与Ibat相关，即，

[0069] Ibat(avg)＝ΔVbat’*Cbat/ΔT,

[0070] 在该示例中将使用较小质量阀值Vbat(th)(例如，1V)以解释在两个测量之间[0071] 的较小的时间段ΔT。

[0072] 应当记住的是，用于确定Vbat’下降的速率的相关的时间段ΔT—即，与负载电流Ibat(avg)成比例—包括测量之间的时间段，但这仅在开关电路102被断开时。这在图7中不是问题，因为在开关被断开时进行测量Vbat’1和Vbat’2，并从而ΔT简单地包括那些测量之间的差。然而，如果测量Vbat’1过去很久，例如在t＝-10s(可能在Vbat的IPG的日程监测期间)，则开关电路102断开之前的时间未被包括在ΔT中。例如，如果在这种情况下在t＝0处开关电路102被断开并且在1.25s处测量Vbat’2，则反映Vbat’的下降速率的相关时间段是ΔT＝1.25s，而不是11.25s。总之，有关的时间段ΔT不必由Vbat’测量所采取的时间来限定。

[0073] 图8进一步示出开关电路102的一个示例的细节。最后，在本示例中电池(Vbat)和IPG电路(Vbat’)由P沟道晶体管106连接或断开。晶体管106可以包括高侧电源开关107中的组件，诸如由Analog Devices公司制造的零件号ADP190/ADP191，其另外地包括逆变器101、电平移位器103和二极管109。优选使用这些部件，因为它们提供了低在电阻(约0.1欧姆)，体积小，并且汲取很少的功率。新增的107之外是N沟道晶体管104和上拉和下拉电阻器R1和R2，其优选是大的(例如，1兆欧)以保存功率。这些附加组件是优选的，以确保电池14p(Vbat)默认连接到IPG电路(Vbat’)，即使当IPG 10被首先供电时也是如此。在这种情况下，R2将Sbat拉到地(Sbat＝0)，以确保晶体管104处于关闭，并且R1将变频器101的输入拉到高，这将反过来(通过电平移位器103)将晶体管106的栅极拉低，从而闭合晶体管106并且将Vbat’连接到Vbat。当Sbat被认定采取公开测量(Sbat＝1)时，晶体管104闭合，将接地传递到逆变器101的输入并且主导上拉电阻R1。从而逆变器101将(通过电平移位器103)晶体管106的栅极拉到高，从而断开该晶体管并且将Vbat与Vbat’断开连接。然而图8的开关电路
102仅仅是一个示例，和可以使用更简单的电路。例如，Sbat可以被直接提供给逆变器101的输入，或者可以被提供到诸如106的单个晶体管的栅极。虽然Sbat是有效高的以在电流测量期间断开开关电路102，而但在其它示例中它可以为有效低的。

[0074] 如前所述，本发明期望确定从特定电源(除了主电源Vbat之外)汲取电流的能力，以缩小可能汲取过量电流的IPG 10中的电路。电流测量电路105适于这种测量。例如，如示出在图9A中，除了如前从主电源电压Vbat测量电流汲取(Ibat)之外，电流测量电路105也被配置成同时确定从V+电源电压的汲取的电流(I+)，即由DC-DC转换器62(图4)提供的，以给DAC64供电而产生治疗脉冲。在这方面，请注意，电容C+与电源电压V+’并联出现，它可以包括在转换器62的输出中和DAC 64的输入中固有的电容，但是其将可能主要包括添加到过滤器的意图电容并稳定V+。

[0075] 如所示，A/D 74接收Vbat’和V+’作为输入，并且使用启用信号ENbat和EN+时间复用它们的测量，如在图9B中详细示出的。在这个示例中，在t＝0之前，该微控制器58已经指示DC-DC转换器62产生18V的V+的最大电压。EN+被激活以测量V+’1，接着激活ENbat测量Vbat’1。然后，开关电路102在t＝0处如之前那样被断开(Sbat＝1)。另外地，微控制器58禁用转换器62(S+＝1)，这使得V+’根据C+和从其汲取的电流I+而下降。所描绘的V+’将平稳下降，因为电流I+不应该经历显著变化，并且测量期间保持在显著的值以允许DAC 64在不中断的情况下产生电流脉冲。启用信号EN+和ENbat再次被激活以朝着时间段Tbat的结束来测量V+’2和Vbat’2，并且在t＝1.5处开关电路102再次被闭合并且转换器62被启用(Sbat＝S+＝0)。然后ΔVbat’和ΔV+’可以被计算(在IPG或外部装置中)以确定Ibat(avg)(如上所述)和I+(avg)，其中

[0076] I+(avg)＝ΔV+’*C+/Tbat

[0077] ΔVbat’和ΔV+’还可以与阀值Vbat(th)和V+(th)进行比较以进行质量确定Ibat和I+是否太高。在该示例中阀值V+(th)能够被设为0.55V。

[0078] 虽然图9A和图9B示出了同时确定Ibat和I+的便利性，但是注意I+也可以不在开关电路102处将Vbat断开连接的情况下由其自己确定。替代地，微控制器58可以简单地暂时禁用DC-DC转换器62(例如，S+＝1从t＝0到1.5)，以防止其进一步生成电源电压V+，并且允许V+’下降以允许进行I+测量。

[0079] 这个示例示出了额外开关电路102的使用不一定需要按公开的技术测量电流并将电流汲取负载与它的源隔离。如在图9C中示出的，如果可以禁用产生特定电源(例如，V+)的电路(诸如DC-DC转换器62)，则在暂时时间段内的这个禁用能够有效地操作以将负载(V+)与其电源断开连接而不需要开关电路102。实际上，禁用电源生成电路块可以实际上涉及断开开关以将该块与其电源断开连接，在这种情况下，这内置禁用开关如公开的开关电路102那样有效地使用。

[0080] 虽然在图9C中没有示出，但是在IPG 10中的升压转换器70也可以类似地由微控制器58进行启用和禁用，从而允许在时间段Tup上经由Vup’1和Vup’2测量从电源电压Vup(即，Iup)汲取的电流。在另一示例中，如果希望的是测量从电源电压Vd汲取的Id，则必要的的是：暂时禁用产生Vd的调节器46，或暂时禁用将Vup提供到调节器48的升压转换器70上游。然而，在这些示例中不能假设这些电源电压必须可以在相同的时间段内被禁用，如前面所述(Tbat)的Vbat中。这是因为连接到每个电源电压的负载电路将有它们自己的电容，其将确定在给定的正在汲取的电流下，电源处的电压将多快下降。

[0081] 图10A-10C提供以下复杂方案，其中电流测量电路105被缩放使得每个电源电压(Vbat、Vup、Va、Vd、Vf、V+)设置有其自己的开关电路(102bat、102up、102a、102d、102f、102+)以能够独立或同时测量从这些电源中的每一个汲取的电流(分别为Ibat、Iup、Id、Ia、If、I+)。另外地，这些电源电压的一些分支设置有开关电路102，以评估刚刚从这些分支汲取的电流。例如，如在图10A中示出的，电源电压到DC-DC转换器62A(Vbat的分支)设置有开关电路102dc，其允许确定仅转换器62的电流(Idc)。同样地，电源电压到调节器48(Vup的分支)设置有开关电路102_48，其允许确定仅调节器的电流(I48)。其他电源电压，或它们的分支，或其电流汲取期望知道的在IPG 10中的实际上任何电压都可以同样地设置有其自己的专用开关电路102。

[0082] 应当指出，在图10A中描绘的特定开关电路102可以已经存在于给定的IPG10中，并且从而该预先存在的开关只需要由微控制器58进行适当控制，并根据公开的技术连接到电流测量电路105。如已经指出的，这可以是用于升压转换器70和DC-DC转换器62的情况。IPG 10中的其他电路可以同样地已经具有也可以被使用的合适的开关电路。总之，对于多个电源的公开的电流测量技术的实施方式可以不一定需要将开关电路102添加到每个感兴趣的电源。尽管如此，在所描绘的实施例中将简单假设，离散的开关电路102用于每个电源。

[0083] 如在图10B中示出的，在IPG中的微控制器58被编程(110)有时间段Tx，其中各种开关电路102x应经由各自的控制信号Sx被断开，以允许测量从关联的电源电压Vx汲取的电流。再次，这样的时间段Tx将取决于固有或在各种电源处有意提供的电容Cx。优选地确定Tx以允许从电源电压Vx汲取的电路在不间断地情况下继续这么做，并且没有停止操作，因为这种电路没有接收可接受的电力。例如，如果在电源电压Vd处的电容Cd相对大，并且如果预期的汲取的电流Id相对小，则其中应该使用信号Sd暂时断开开关电路102D的测量时间Td可以相对大。如果需要，并且如果它不会干扰IPG 10的操作，则为特定的负载电路可以改变Cx，以促进测量电流Ix。例如，如果在电源电压Vf处的电容Cf相对小，并且如果该预期的电流汲取Id相对大，则电容Cf可以有意增加以降低当断开连接时Vf’下降的速率，从而允许期间测量If(Vf’1、Vf’2)的时间段Tf增加。

[0084] 另外地，确定何时各种电压小号Vx’应被测量的启用信号ENx可以与存储在微控制器58中的值Tx相关联，或者基于该值Tx来确定，使得微控制器58可以在适当的时间发出测量启用信号ENx和开关控制信号Sx。例如，如果微控制器58知道用于给定的电源电压的Tx，并且当被调用以认定Sx暂时断开电源电压Vx以测量其电流Ix时，它可以就在Sx的认定(当开关102x断开时)之前认定启用信号ENx，以启用A/D 74测量Vx’1，又再一次就在解除认定Sx之前(当开关102x再次闭合时)测量Vx’2。然而，如上所述，Vx’1和Vx’2的测量需要确定ΔVx’，因此就在开关电路102x的状态改变之前Ix不需发生，并从而微控制器58可以根据Tx在不同时刻处认定ENx(参见，例如，图7)。图10C示出，在给定适于每个电源的电流测量的特定时间段Tx下，可控制各种开关电路102x所处的不同时序的示例。

[0085] 如图10B所示，复用器108可以用于控制根据启用信号ENx在任何给定时刻由A/D 74测量的电源电压Vx，并且微控制器58可以仲裁启用信号ENx的发出以确保一次仅测量一个电压。注意复用器108非常可以具有另外的输入以允许A/D 74测量IPG中的其它电压，并且样本和保持电路可以在对A/D 74的表示之前稳定该电压。参见，例如，美国专利申请公布
2012/0095529。

[0086] 从而图10A-10C的电流测量电路105允许在任何电源电压Vx处的电流Ix在任何时间被测量而不干扰IPG 10操作。如果需要并且如图10B所示，微控制器58也可以被编程(110)有阀值Vx(th)以允许关于各种电流Ix做出质量确定，如上所述。确定在各种电源Vx处的各种电流Ix的能力再次是有益的，因为这可以通知在IPG的电路中电流泄露在哪里可能正在发生。

[0087] 测量特定电流Ix可以按需求发生，诸如由制造商从外部装置的一个用户接口无线发送用于特定测量的命令。可替选地，微控制器58可以被编程以自动测量一个或多个的电流Ix，该电流Ix(ΔVx')可以被存储并且随后传输到制造商，以了解电流Ix如何可能会随时间改变。

[0088] 另外地，因为该公开电流测量技术不干扰IPG操作，所以测量可以继续进行甚至在IPG 10已经植入患者中之后。因此，患者也可以使用他的病人外部装置的图形用户界面，来命令特定的电流被测量，或如果自动由IPG 10获取和存储则审查它们。

[0089] 图10D示出在IPG 10中的一个或多个电流Ix的自动监测，以用于病人或制造商的利益。在这个示例中，微控制器58被编程为在周期性的间隔处(诸如每15秒左右)取得和存储(112)一个或多个测量。如所示，在这些间隔处可以进行单个电流测量，并且如示出的单独控制信号Sx在首先8个间隔期间被认定以测量Ibat(ΔVbat’)、Id(ΔVd’)、Ia(ΔVa’)，If(ΔVf’)，Iup(ΔVup’)、I+(ΔV+’)和感兴趣的两个其它电流(Ioth1、Ioth2)。以后的间隔同时测量多个电流，尽管应该记住的是，控制信号Sx可以被认定为给定适于每个电源电压Vx的不同时间段Tx下的不同时间量。最终间隔测量所有电流并且从而认定所有控制信号。虽然在这种情况下这样的控制信号Sx能够重叠，但是微控制器58将可能需要仲裁各种开关控制的信号SX和其相关的测量启用信号ENX的发布以保证A/D 74一次只测量一个电压。(如期望还可以为每个电源测量提供另外的A/D电路74)。总之，在每个时间间隔采取的测量可以包括电源电压Vx处的或者在感兴趣的其它电压处的一个、一些或全部电流。可替代地，各种电流可以在不同的时间间隔处进行测量，其中更感兴趣的电流以更高的频率进行测量。

[0090] 所测量的电流ΔVx'(或Vx'1和Vx'2，或Ix(avg)，取决于处理)然后被存储(112)，用于随后传输到制造商、医师或患者用于在他们的外部装置处审查。这样存储的值优选地还设置有时间戳(tx)，以允许电流在必要时作为时间的函数进行审查。如图10D示出的，测量ΔVx'在用于每个电源的每个时间戳处被提供，虽然如刚刚指出不是用于每个电源的所有电流都可以在每个时间间隔处被测量。

[0091] 另外地，IPG 10可以以超过一个模式操作，其中不同模式以不同方式影响各种电流。因此，微控制器58可以另外地存储属于在测量的时间处的模式的信息以允许根据模式和时间审查电流。

[0092] 对于这一点本公开已聚焦于利用具有一次电池14p的IPG 10的电流测量技术的使用。然而，该技术并不局限于此，并且可以在IPG 10中与可再充电电池14r一起使用，诸如图11A示出的。可再充电电池14r可以使用不同的化学物质来形成，但在可植入医疗装置中流行使用锂离子聚合物电池，并且在一个示例中可以被充电到约Vbat_max＝4.2伏特的电池电压。可再充电电池14r的电池电压Vbat在其被使用时将下降，并且优选地以大约Vbat＝
2.5伏特再充电，以确保适当的IPG操作。

[0093] 如所示，图11A的可再充电电池IPG 10包括另外的充电线圈37，尽管在其它示例中遥测线圈36也可以用作充电线圈。如已知的并且参考图11C，其较大地从美国专利申请2013/0023943复制，充电线圈37从诸如手持和便携式外部充电器(未示出)的外部装置中的线圈接收磁充电场。在充电线圈37中磁充电场感应AC电流，其被整流45成DC电平并且用于使用电池接口电路42对电池14r进行再次充电。

[0094] 电池接口电路42保护可再充电电池14r避免被过充电为太高的电压(过电压条件，OV)，并且如果必要也可以有意地对电池14r(144)放电。电池接口电路42也可以经由并联电线连接的晶体管102a和102b将电池14r和IPG电路的剩余部分(Vbat’)断开连接。如果太多的电流Ibat正被汲取(过电流条件，OI)，如果电池电压Vbat下降得太低(欠电压条件，UV)或如果IPG需要被紧急关闭，诸如在检测到由外部条形磁体提供的磁场(μ)之后，则在‘943公布中开关102a和102b是可控制的以断开IPG电路。关于电池接口电路42的操作的进一步细节可以在‘943公布中找到，并且来自公开的一些元件编号在图11C中使用。

[0095] 在图11B中示出可再充电电池IPG的架构150并且其包括由一次电池架构100使用的许多相同的电路和电源(图4)。因而没有详细讨论可再充电电池架构150。然而，在图11B中示出提供开关电路102以测量电源电流(在本情况下，Ibat)，其可以在电池14r和电池接口电路42之间或在电池接口电路42和IPG电路的剩余部分之间出现，如所示。其它的开关电路102也可以被提供以测量如上所述在不同电源电压处汲取的电流，(参见，例如，图10A)，但是其为了方便未被示出。

[0096] 如上所述，图11C的电池接口电路42已经使用了在电池14r和IPG电路其余部分(Vbat’)之间的开关102a和102b，并且所以电流测量电路105可以使用这些开关经由ΔVbat’测量Ibat。如图11C所示，Vbat’被连接到电流测量电路105，如之前公开的，并且除了上述其它控制信号OI、UV和μ之外，控制信号Sbat经由或门153a和153b被提供以控制开关102a和102b两者。或门153b是新的并且没有在‘943公开中公开。如果假定OI、UV和μ为低，则通常假定IPG 10没有问题，其中这些信号被设计成指示，并且如果Sbat为低(因为通过电流测量电路105没有取得电流测量)，所以或门153a和153b将低输入提供到P沟道晶体管102a和102b的栅极以连接Vbat和Vbat’，从而允许IPG正常操作以从可再充电电池14r汲取电力。
当Sbat暂时由电流测量电路105认定时(Sbat＝1)，或门153a和153b两者输出高值，其关闭晶体管102a和102b，从而由于需要测量Ibat(ΔVbat’)而暂时将Vbat’和Vbat断开连接。

[0097] 公开的电流测量技术也可以在除了可植入医疗装置的环境中使用。