CN105555359A

CN105555359A - 具有一次和可再充电电池的可植入医疗装置

Info

Publication number: CN105555359A
Application number: CN201480051959.6A
Authority: CN
Inventors: 丹尼斯·艾伦·范西科; 斯里达尔·科特汉达拉曼
Original assignee: Boston Scientific Neuromodulation Corp
Current assignee: Boston Scientific Neuromodulation Corp
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2034-10-01
Also published as: US20150100108A1; JP2016537045A; EP3052184A1; US9694192B2; AU2014329712B2; WO2015050937A1; CN105555359B; EP3052184B1; CA2921305A1; JP6195665B2; AU2014329712A1

Abstract

公开了一种具有可再充电和一次电池的可植入医疗装置(IMD)，其具有在特定时间自动地选择这些电池的使用的算法。在一个IMD实施例中，一次电池用作主电池，并且算法允许IMD从一次电池汲取电力直到其电压达到阈值，在其后算法允许IMD当可再充电电池被充分地充电时从可再充电电池汲取电力。在另一个IMD实施例中，可再充电电池用作主电池，并且算法允许IMD如果可再充电电池被充分地充电则从可再充电电池汲取电力；否则，算法允许IMD从一次电池汲取电力。进一步公开了用于将与电池有关的数据遥测到外部装置以及用于允许患者选择电池中的特定一个的使用。

Description

具有一次和可再充电电池的可植入医疗装置

技术领域

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

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。

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。IPG10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IPG10，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，在引线18上有八个电极(标为E1-E8)和在引线20上有八个电极(标为E9-E16)，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、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IPG10。

如图2A和图2B的截面示出的，IPG10典型地包括各种电子部件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被用于将数据发送到外部控制器50/从外部控制器50接收数据，如在下面进一步解释的。在这些例子中，虽然遥测线圈36是在壳体12内，但它也可以在其它例子中被放置在头部30中。美国专利8577474公开了在这两个位置中的遥测天线。

IPG可在采用的电池14的类型上不同。图2A示出了包含可再充电电池14r(其中“r”表示“可再充电”)的IPG10r。为了便于电池14r的充电，IPG10r包含额外的充电线圈37，其在手持式和便携式外部充电器70(图2c)中无线地接收来自线圈76的磁充电场80。利用外部充电器70的充电电池14r这样的装置经由磁感应通过患者的组织100经皮发生。当外部充电器70被接通(开关84)时，并参照图3A，充电电路94在线圈76中产生交流电流(Icharge)。这产生交流磁场充电场80(例如，80千赫)，其导致在IPG10r中在充电线圈37中的交流电流。该电流被整流44至(可能经由充电和保护电路46)用于给电池14r充电的DC电平。可再充电电池14r可以使用不同的化学物质来形成，但锂离子聚合物电池是普遍用于可植入医疗装置中，并且在一个例子中可以充电到大约Vbr_max＝4.2伏(参照图4A)的电池电压(Vbr)。

具有可再充电电池14r的IPG使用负载键控(LSK)可将数据发射到其相关联的外部充电器70，它涉及到使用要被遥测的串行比特(从LSK调制器40)以调制充电线圈37的阻抗(经由晶体管42)。这表现为外部充电器70所使用的电压的变化以在线圈76中产生交流电流(Icharge)，因此这样的电压可被解调96和用于解释外部充电器70的控制电路92恢复的数据位。LSK遥测是众所周知的。

图2B示出IPG10，其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14r，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IPG10p将是必要的，使得电池14p可以被取代，并且IPG10p重新植入，或(更可能)使得具有新的电池14p的新的IPG10p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，并且产生例如(见图4B)Vbp_max＝1.2-3.2伏特的电池电压。因为电池14p不可再充电，所以也不需要IPG10p中的充电线圈(在图2A中的比较37)，并且不需要外部充电器70。将不与一次电池IPG10p一起使用的与充电相关的结构在图3A中以虚线示出。

无论是否可再充电或一次电池14r或14p在IPG10中被使用，该电池经由电源节点Vdd在IPG10中为操作电路47块，诸如模拟或数字电路及其相关的调节器最终提供电源(Vbr，Vbp)。模拟电路47可以包括热敏电阻、带隙电压基准、振荡器和时钟、调制41和解调43的电路(图3A)、模拟测量和路由电路等。数字电路47可以包括控制电路38和其他数字逻辑电路，包括存储器电路。在IPG中的其它操作电路49可以仅由Vbr或Vbp直接供电，如图3B所示，诸如包括遥测线圈(天线)36的谐振罐电路，该罐耦接到调制41和解调43电路；以及DC-DC转换器，其产生用于电流生成电路(DAC)的电源V+，其在电极16处产生刺激电流，如图3B中所示的。然而，操作电路47和49也都可以由电源节点Vdd供电。

控制电路38可以包括微控制器集成电路，诸如德州仪器制造的MSP430，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或在美国专利申请公布2012/0095529中描述的。控制电路38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的任何硬件。

各种电路45可以介入由电池14r或14p提供的Vbr或Vbp和电源节点Vdd之间，诸如在欠电压或过电流状态的情况下，用于断开电池的一个或多个开关。见美国专利申请公开2013/0023943。电路45还可以包括调节器、升压(降压)或步进升压(步进降压)转换器或其他调理电路，以为电源节点的Vdd提供用于IPG10电源使用的适当幅度的稳定电压。

图2D示出了外部控制器50，诸如手持便携式病人控制器或临床医生的程序器，用于与IPG10r或IPG10p进行通信。外部控制器50典型地包括用于便携式计算机、蜂窝电话、或手持式电子设备类似的图形用户界面，其包括可触摸按钮56和显示器57，其也可以是触敏的以允许患者输入。外部控制器50被用于设置或调整IPG10将提供给患者的治疗设置，诸如电极16是有效的，这样的电极是否作为电流的源和宿，以及在电极处形成的持续时间、频率和脉冲的幅度。外部控制器50也可以用作来自IPG10的数据的接收器，来自IPG10的数据诸如关于IPG的状态的各种数据、IPG10的电池14r或14p的电平以及在IPG10处测量或记录的其它参数。

这种通信可以经由外部控制器50中的遥测线圈54与IPG10中的遥测线圈36之间的链路75经皮和双向发生，其中任一个可以用作发送器或接收器。参看图3A，当一系列数字数据比特将被从外部控制器50传送到IPG10时，在外部控制器50中的控制电路60(例如，微控制器)顺序地向调制器61提供这些比特。调制器61利用交流电流(AC)激励线圈54，其频率按照当前被传输的数据比特的状态(被称为频移键控(FSK)协议)被调制。例如，线圈54可以名义上被调谐以根据线圈54的电感和调谐电容器(未示出)以125千赫谐振，其中数据状态“0”和“1”分别改变此中心频率为f0＝121千赫和f1＝129千赫。通过线圈54的频率调制的电流继而产生包括链路75的频率调制磁场，而这又在IPG的遥测线圈36中导致频率调制的电流。该接收的信号被解调43回一系列数字数据比特，并被发送到在IPG10中的控制电路38(例如，微控制器)以用于解释。经由链接75从IPG10到外部控制器50的相反方向中的数据遥测同样经由调制器41和解调器62发生。

用于外部控制器和IPG之间通信的其他手段也是已知的，包括RF通信、诸如蓝牙、低功耗蓝牙、WIFI、NFC、Zigbee等等，其由补片、导线或插槽天线启用。在这种情况下，链路75将包括较长范围的电磁场，而不是由线圈54和36启用的近场磁场。外部控制器可以包括专用IPG通信装置，或多功能移动装置，诸如蜂窝电话、平板计算机，或其他手持的便携控制装置。通信的光学装置也可以在外部控制器和IPG之间使用。

取决于与每个相关的几个权重优点和缺点，为给定的病人保证具有可再充电电池14r的IPG10r或具有一次电池14p的IPG10p。具有可再充电电池的IPG可以在不需要外植的情况下在需要时进行充电，但也可以是更昂贵的，因为需要在IPG中的充电线圈和外部充电器。对可再充电电池重新充电的需要也可以是患者的麻烦。如果患者已丢失了其外部充电器，并且参照图4A，则存在一种危险，即可再充电电池可能会耗尽到不足以对IPG供电的电压(即，Vbr＝Vbr_min；例如，2.0V)，从而剥夺了患者的刺激治疗。如果可再充电电池的电压仍变得较低和深深耗尽(即Vbr＝Vbr_dd)，则患者可能无法利用外置充电器对可再充电电池进行再充电，并可能需要访问医生以恢复IPG到工作状态。可再充电电池还可以遭受可靠性问题，因为它们可以磨损并且当它们在其寿命期间被循环使用时较低效地工作，这可以增加患者将被剥夺治疗的可能性。如果可再充电电池被显著磨损并且不再能保持足够的电荷，则存在将需要新的IPG的外植并重新注入的可能性。

具有一次电池的IPG没有遭受这些同样的担心；例如，没有与充电相关联的额外成本或麻烦。然而，当一次电池耗尽时一次电池IPG最终将需要新的IPG的外植和重新植入。在图4B中示出显示一次电池耗尽作为时间的函数的曲线，并且指出两个显著点。首先在时间上是对应于选择更换指示器(ERI)的发出的那个。在一次电池已充分消耗(即，至Vbp_ERI)时ERI发出，并将很快达到其寿命结束(EOL)。当一次电池继续消耗时，它最终将达到EOL，其类似前面所述的Vbr_min，包括不足以给IPG供电的电池电压Vbp_EOL，并在该时间治疗将停止。

当ERI发出时，它通常被存储在IPG处，并且可能导致在IPG中的扬声器“哔”，以提醒病人该阈值已经被越过。ERI还可以在使用特殊的无线监控工具访问患者的临床医生的办公室之后或经由电话监控被查询。ERI是在一次电池的IPG寿命中的重要事件，因为它表明IPG正在接近其EOL和必须尽快被移出和更换。一次电池IPG的制造商通常设计ERI以在到达EOL之前发出预定时间，诸如2-6个月，以允许患者有足够的时间来安排必要置换手术。然而，ERI和EOL之间的时间周期不总是可靠，并且患者可能无法足够快地安排手术以在到达EOL之前替换他的一次电池IPG。同样，这引发具有一次电池IPG的病人将被剥夺治疗的关注。

本发明人关注一次电池IPG或可再充电电池IPG可以在其电池充分耗尽时在没有需要的治疗的情况下离开病人的可能性，并提供缓解这些关注的解决方案。

发明内容

公开了可植入医疗装置(IMD)，其包括一次电池以及可再充电电池。电源节点被配置成在IMD中向第一操作电路提供电力；并且IMD中的控制电路被配置成将所述一次电池耦接到所述电源节点直到所述一次电池的电压处于第一阀值或低于第一阀值为止，在其后所述控制电路被配置成，如果所述可再充电电池的电压处于第二阀值或高于第二阀值，则将所述可再充电电池耦接到所述电源节点并且从所述电源节点去耦所述一次电池。IMD可以进一步包括充电线圈，其被配置成接收用于对所述可再充电电池再充电的充电场。

所述控制电路被配置成仅将所述一次电池耦接到所述电源节点直到所述一次电池的电压处于所述第一阀值或低于所述第一阀值为止，所述第一阀值对应于所述一次电池的选择更换指示器(ElectriveReplacementIndicator，ERI)，其被设计成在所述一次电池到达其寿命结束(EOL)之前发布预定时间。

所述一次电池能够将所述第一操作电路操作下至所述一次电池的最小电压，并且其中所述第一阀值在所述最小电压之上。所述控制电路进一步被配置成执行以下中的一个或多个：(i)存储，(ii)指示或(iii)无线发送(a)所述一次电池的电压处于所述第一阀值或低于所述第一阀值的指示，(b)当所述一次电池的电压处于所述第一阀值或低于所述第一阀值时用于所述一次电池的EOL预测指示，或(c)如果所述可再充电电池的电压低于所述第二阀值所述可再充电电池需要充电的指示。所述可再充电电池能够被充电到最大电压，其中所述第二阀值低于所述最大电压。

在将所述可再充电电池耦接到所述电源节点并且从所述电源节点去耦所述一次电池之后，所述控制电路进一步地，如果所述可再充电电池的电压处于第三阀值或低于第三阀值，则将所述一次电池耦接到所述电源节点并且从所述电源节点去耦所述可再充电电池，其中所述可再充电电池能够将所述第一操作电路操作下至所述可再充电电池的最小电压，所述第三阀值高于所述最小电压。

所述第一操作电路可以包括数字电路，所述数字电路包含所述控制电路，并且所述第一操作电路进一步包括模拟电路。IMD可以进一步包括天线和电流生成电路，以在至少一个电极处产生刺激电流，其中所述第一操作电路包括包含所述天线的谐振罐电路以及被配置成生成用于所述电流生成电路的电源电压的转换器。仅所述一次电池或所述可再充电电池在IMD中向第二操作电路提供电力，所述第二操作电路可以包括刚才描述的谐振罐电路和转换器。

在另一个例子中，IMD包括一次电池和可再充电电池。电源节点被配置成在IMD中向第一操作电路提供电力；以及控制电路，所述控制电路被配置成如果所述可再充电电池的电压处于第二阀值或高于第二阀值，所述第二阀值低于所述可再充电电池能够被充电到的最大电压，则将所述可再充电电池耦接到所述电源节点并且从所述电源节点去耦所述一次电池，在其后所述控制电路被配置成，如果所述可再充电电池的电压处于第三阀值或低于第三阀值，并且如果所述一次电池的电压高于第四阀值，则将所述一次电池耦接到所述电源节点。

附图说明

图1根据现有技术示出可植入脉冲发生器(IPG)以及其中附接电极的方式。

图2A和图2B根据现有技术分别地示出可再充电电池IPG和一次电池IPG。

图2C和图2D根据现有技术分别地示出用于可再充电电池IPG的外部充电器和用于可再充电电池IPG或一次电池IPG的外部控制器。

图3A和图3B根据现有技术示出在外部充电器、外部控制器和可再充电电池IPG或一次电池IPG中任一个中的电路。

图4A和图4B示出图2A和图2B的IPG的可再充电电池以及一次电池损耗的曲线。

图5示出具有可再充电电池和一次电池的改进的双电池IPG的各种例子。

图6A示出改进的双电池IPG内的电路，包括允许一次和可再充电电池用于向IPG提供电力的开关。

图6B示出在改进的IPG中的可再充电和一次电池的电池电压测量电路。

图7A示出优选与具有主一次电池的双电池IPG一起使用的算法，该算法自动地选择一次电池或可再充电电池的使用。

图7B示出使用图7A的算法的可再充电和一次电池的电压。

图8A示出优选与具有主可再充电电池的双电池IPG一起使用的算法，该算法自动地选择一次电池或可再充电电池的使用。

图8B示出使用图8A的算法的可再充电和一次电池的电压。

图9示出用于与改进的双电池IPG进行通信的外部装置的图形用户界面。

具体实施方式

公开了一种可植入医疗装置(IMD)，诸如具有可再充电和一次电池的可植入脉冲发生器(IPG)。其具有在特定时间自动地选择任一这些电池的选择算法。在一个IPG实施例中，一次电池用作主电池，并且相关算法允许IPG从一次电池汲取电力直到其电压达到阈值(例如Vbp＝Vbp_ERI)，在其后算法允许IPG当备用可再充电电池被充分地充电时从备用可再充电电池汲取电力。在另一个IPG实施例中，可再充电电池用作主电池，并且相关算法允许IPG如果可再充电电池被充分地充电则从可再充电电池汲取电力；否则，算法允许IPG从备用一次电池汲取电力。在改进的IPG中提供备用电池是特别有用的，以延长IPG的寿命，和/或降低其中由于其主电池已经耗尽导致患者将被剥夺IPG治疗的情况。进一步公开了用于在外部装置处将与电池有关的数据遥测以及用于允许病人从外部装置在IPG中选择电池中的特定一个的使用。

在图5中示出改进的双电池IPG110的各种实施例。在每种情况下，该IPG110包含可再充电电池14r和一次电池14p。电池14r和14p可以位于IPG110内的任何地方，只要它们不影响其他的IPG功能或者对遥测过度干扰。示出例子，其中电池14p和14r在IPG的PCB32的一侧上是并排的(1、6)；在PCB的相反侧(2、3、5)；IPG的遥测线圈内部(2)；IPG的充电线圈37外部(5)；堆叠在PCB的一侧上(4)；到PCB的侧面(7、8、9)；并排至PCB的侧面(8)；堆叠到PCB的侧面(7)；与在PCB的一侧上，以及在PCB的侧面(9)。

在所有的例子中，IPG110包括充电线圈37，用于从外部充电器70(图2C)接收操作功率和用于允许可再充电电池14r充电。每个还包括用于与外部控制器50(图2D)进行通信的遥测线圈36，尽管其他形式的天线可以被用于此目的，如前面所解释的。遥测天线或线圈36也可放置在IPG的头部30中，而不是它的壳体12内，也如前面所解释的。在例子6-9中，提供单个线圈36/37用于执行遥测和充电功能，其中这些功能(例如)在单线圈处被时间复用。

在图5所示的大多数例子中，一次电池14p比可再充电电池14r大。这是在第一IPG实施例的识别中，在后面关于图7A-7B所描述的，其中一次电池14p优选用作IPG110的主电池，其中可再充电电池14r替代地用作当一次电池的电压变得过低时的备用电池。这样，一次电池14p尽可能大，而可再充电电池14r可以相对较小。然而，这不是严格必要的，而在第二个实施例中，在后面关于图8A-8B所描述的，可再充电电池14r优选用作IPG110的主电池，其中当可再充电电池充电不足时一次电池14p用作备用电池。在本实施例中，可再充电电池14r可能尽可能大，并且可以包括在图5所示的较大的电池，而一次电池14p相对较小，并且可以包括较小的描绘的电池。

然而，应该指出的是，被认为是IPG110中的主电池的该电池14r或14p其尺寸不必要确定：在其化学成分上给出的差异，这些电池14r或14p中的一个可以是比另一个更强大的，但仍可以是较小的。此外，没有必要考虑或电池14r或14p作为IPG110中的主电池，并且以下所公开的任一电池使用算法，或甚至其他电池使用的算法可以与任何双电池IPG110一起使用。

图5仅仅示出的IPG110的一些例子，以及电池14r和14p可以位于其设计许可的IPG中的任何地方，并且还可以使用所描述的例子的各种组合。如果有必要具有相对大的电池14r和14p，则较大的IPG壳体12可被用于IPG110。多于一个的可再充电电池14r，和/或多于一个的一次电池14b也可以被使用，虽然没有被描绘。

图6A示出了在IPG110中的电路，其中大部分关于图3A和3B如前所述，并且因此将不再重复。新的电路都包括在可再充电电池14r和一次电池14p，以及开关114r和114p，其允许任一这些电池被连接到IPG110中的操作电路(在电源节点Vdd处)中。开关114r和114p被控制信号112r和112p分别控制。还提供了电池电压测量电路116r和116p，用于测量电池14r和14p的电池电压的值，即Vbr和Vbp，以及用于将它们报告给IPG的控制电路38，其进而发出适当的控制信号112r和112p以选择电池14r或14p用于使用。在优选的实施例中，并且如下面进一步解释的，只有控制信号112r或112p中的一个在任何给定时间断言以将电池14r或14p中的仅一个连接到电源节点Vdd，虽然这不是绝对必要的。电池数据记录39还与控制电路38相关联，并且可以包括控制电路的存储器的一部分。

电池电压测量电路116r和116p可以几种不同的方式来实现。例如，它们可以包括模拟-数字(A/D)转换器，尽管如果该控制电路38包括能够解释模拟电池电压的A/D输入，则将不需要该模拟-数字(A/D)转换器。测量电路116r和116p还可以包括运算或差分放大器。在图6b所示的例子中，测量电路116r和116p利用比较器来实现以数字地通知电池电压Vbr和Vbp的值相对于某一电压阈值(例如，Vbr+、Vbr-、Vbp_ERI、Vbp_EOL)的控制电路38，其相关性将在下面进一步说明。这些阈值可以使用例如(未示出)公知的带隙电压发生器电路来产生，并且可以是可编程的并且可调节的，例如通过从外部控制器50(图2D)遥测新的值并且将它们存储用于控制电路38访问。可替代地，控制电路38可以被编程以在逻辑上实现图6B的测量电路的功能。

IPG110可以使用电池14r或14p用于其操作功率，并且在不同的实施例中任一电池可被视为主电池，该IPG110将优先地从该主电池汲取其操作电力。图7A示出了用于IPG110的算法200，其中一次电池14p用作主电池直到其电池电压Vbp消耗到阈值电压(例如，Vbp＝Vbp_ERI)为止，并且此后当可能时使用备用可再充电电池14r。本领域技术人员将认识到，算法200可以通过编程IPG的控制电路38来实现以使用来自电池电压测量电路116r和116p的输入来执行算法的步骤以因此发出控制信号112r和112p。

使用Vbp_ERI(选择更换指示器(ARI)针对一次电池IPG将正常发出所处的电压，如较早所解释的那样)作为在算法200中潜在使用可再充电电池14r所处的阈值不是严格必需的，并且可以使用其他的阈值电压，使得ERI如之前操作。然而，优选使用Vbp_ERI，因为它会通知何时一次电池14p将很快消耗，因此通知何时备用可再充电电池14r的充电和使用可能变得对患者重要。

如在图7A中所示，算法200最初使用一次电池14p以对IPG110供电(202)，以及然后开关114p被闭合以将一次电池14p连接到IPG电源节点Vdd(例如，112p＝“1”)，而开关114r被断开以将可再充电电池14r断开连接(例如，112r＝“0”)。使用电压电池测量电路116p在其使用期间评估一次电池14p，以确定何时其已耗尽到Vbp<Vbp_ERI(204)，即，ERI是否已经发出，其可能在IPG110的多年使用之后发生。如果ERI已发出，则ERI的指示被存储在IPG110中，指示给患者和/或发送到患者外部装置(206)，如参照以下的图9进一步讨论的。ERI的存储可以在电池数据记录39中发生(图6A)，其优选被标记时间以记录何时ERI发出；这种存储的ERI信息也可以由病人的临床医生访问。ERI可以被指示给患者，例如通过IPG110的“哔”，如前面所述。此外，根据本发明的另一个方面，ERI指示优选被遥测到患者的外部装置用于审查(图9)。算法200还可以类似地存储和传输到患者一个预测的EOL，其至少最初可以包括来自ERI的发出的指定时间(例如，2-6个月)。

然后算法200可以使用电压电池测量电路116r评估是否可再充电电池14r被充分充电用于使用，即，是否Vbr>Vbr+(208)。如在图7B的顶部图中所示，该阈值Vbr+高于该可再充电电池14r在其处可以操作IPG110的最小电压(Vbr_min)，但也可以低于可再充电电池14r的最大电压(Vbr_max)。换句话说，Vbr+优选包括电荷的合适水平，以使可再充电电池14r的使用值得：它不需要被完全充电，但优选充分地充电以在有意义的时间内对IPG110供电。例如，如果Vbr_max＝4.2V和Vbr_min＝2.0V，则Vbr+可能被设置为2.7V。再次，阈值Vbr+的特定值可变化。在其他例子中，它可包括超过Vbr_min的任何值，或者可以包括Vbr_max。

如果Vbr>Vbr+(208)，则算法200可以通过闭合开关114r(例如，112r＝“1”)然后使用可再充电电池14r，并且可以在开关114r处将一次电池断开连接(例如，112p＝“0”)(210)。在图7B的底部图中可以看出：在时间t1之前，患者开始对可再充电电池14r充电，并且Vbr开始上升。(小于阈值低Vbr-的Vbr的值没有示出)。当在时间t1处Vbr>Vbr+时，使用可再充电电池14r(210)。由于之后汲取可再充电电池14r所以在t1以后Vbr开始下降，并且由于现在被断开连接并且之后没有被汲取所以Vbr保持不变。

如果可再充电电池14r被使用(210)并且它未被充电，则Vbr将最终下降到较低的阈值V<Vbr-(212)。如在图7B的顶部图中所示，该阈值Vbr-优选设定为刚刚高于该可再充电电池14r在其处可以操作IPG110的最小电压(Vbr_min)。例如，如果Vbr_min＝2.0V，则Vbr-可以设置为2.2V。设置Vbr-略高于Vbr_min提供保护袋，以确保当被选择时可再充电电池14r将能够操作IPG110。再次，阈值Vbr-的特定值可以改变，并且可以包括Vbr_min。

假设Vbr还未下降到Vbr-(212)，VBR可以被评估以确定它是否仍然>Vbr+(214)。如果是这样，可再充电电池14r的使用继续(210)。如果Vbr最终低于Vbr+(214)，则算法200优选地存储、指示给患者、并且为了患者审查发送需要使用外部充电器70充电的指示(216)。再次，这可以牵涉电池数据记录39(图6A)，其中可以存储需要充电的二进制指示，或者也可以存储可再充电电池14r的Vbr的当前值，从其可以推断充电的需要。需要充电的指示可以再次包括可与使用ERI区分的来自IPG110的“哔”。需要充电的传输可以再次牵涉病人的外部装置(图9)。算法200还可以在此步骤216处延迟可感知到的时间间隔(例如，1分钟)，使得电池评估和潜在电池切换不会不必要地很快发生。然而，尽管可再充电电池14r可能需要再充电(216)，其使用仍然继续(210)，因为它尚未达到Vbr-(212)。

如果在ERI达到之后在较早步骤处Vbr<Vbr+(208)，则算法200优选地存储，指示，并发送需要充电的指示，并且延迟(218)，类似于在步骤216处所发生的。注意到，虽然算法200在这一点上将优选使用可再充电电池14r(218)，但是仍正在从一次电池14p汲取用于IPG110的操作电力。

在步骤218之后(这由预期导致但无法使用可再充电电池14r)，如果Vbr下降到Vbr<Vbr-(212)(这由可再充电电池14r的使用导致，其现在被花费；参见图7B中的时间t2)，则如可能就使用一次电池14p(或继续使用)。在这点上有益的确定了一次电池14r是否已达到其寿命结束(EOL)(220)。这可以通过评估是否一次电池电压Vbp>Vbp_EOL、或通过算法200以某些其他方式确定该一次电池14P由于多个原因不能够对IPG110供电，来发生。

如果Vbp>Vbp_EOL(220)，开关114r和114p被配置为连接和使用(或继续使用)一次电池14p(222)，并将可再充电电池断开连接(如有必要)。此外，它可以是有用的以更新预测的EOL以及将其存储(在电池数据记录39中)和/或将其发送到患者(224)。该一次电池14p的预测的EOL的这种更新可以以几个不同的方式发生。在简单的例子中，控制电路38可以跟踪可再充电电池14r已经在其最后的会话中使用多久(例如，时间T1和T2之间)，并且将该时间加入到例如如在电池数据记录39中存储的EOL预测。再次参考图7B，当在时间t2处Vbr＝Vbr-并且一次电池14p被使用(222)时，由于Vbp在此刻被汲取，其将开始下降。

在这一点上，算法返回到步骤208。如果患者已经对可再充电电池14r充分充电(Vbr>Vbr+)(208)，则它被再次使用，直到它耗尽为止(212-216)。如果病人没有对可再充电电池14r充分充电(Vbr<Vbr+)(208)，则一次电池的使用继续(218-224)。

该过程的例子在图7B中进一步示出。在时间t3，患者已将可再充电电池14r充足充电至Vbr+(208)，而事实上，甚至继续对其充电超出阈值。(事实上，患者将优选总是将可再充电电池14r充电到Vbr_max，如果可能的话)。可再充电电池14r由此被使用(210)，直到在t4它达到Vbr＝Vbr-为止(212)，在其之后一次电池14p被使用(222)。在时间t5，病人再次对可再充电电池14r充电到足够供其使用的水平(208)，并且进一步地在时间t6处Vbr下降到Vbr-之前对电池14r充电两次，因此允许可再充电电池14r的使用(210)在这段时间期间继续进行。在时间t8，Vbr等于Vbr-(212)，并且一次电池14P再次使用，并且之后被汲取(222)。此后，患者再次开始对可再充电电池14r充电，并且如此Vbr增加，但没有充分地到Vbr+(208)。因此一次电池14p继续使用(222)并且Vbp继续下降(并且Vbr在其充分的充电电平处保持恒定)，直至当可再充电电池14r被再次充分充电(208)和使用(210)时的t9为止。

该过程继续直到诸如一次电池14p不再被使用的时间，即，当Vbp<Vbp_EOL时(220)。在这一点上，EOL指示可以被存储，指示和发送(226)，类似于前面对于ERI发生的和再充电指示的需要。此后，只有可再充电电池14r可以被用于将操作功率提供给IPG110(228)，并且开关114r和114p被构造为永久性地选择可再充电电池14r。这样，如果可再充电电池14r可以对IPG供电，则IPG110现在将仅操作。在这方面，如果可再充电电池14r具有任何足够操作IPG110的电荷，即，如果Vbr>Vbr-(230)，则优选使用可再充电电池14r。可替代地，在步骤230处使用可再充电电池14r的Vbr阈值可以包括较高的阈值，诸如Vbr+(见步骤208)，或者可能甚至Vbr_max，以确保在有意义的时间内该IPG110可以由可再充电电池14r供电。但是考虑到一次电池14p的非功能性，如果它能够操作IPG110(即使没有显著充电)，则优选使用可再充电电池。

该算法200可以继续评估充电的需要(232)，并在必要时(234)可以承担充电动作，类似于前面的步骤214和216。如果Vbr<Vbr-(230)，则IPG110不能操作(236)，并且患者将被剥夺IPG治疗，直到可再充电电池14r被再次充电为止(230、228)。

图7B示出当采用算法200时可再充电电池14r用作对IPG110中的一次电池14b的备份的优点。通过在ERI发出后再充电和使用可再充电电池14r，延长一次电池14p的到EOL的时间，以当与单独使用一次电池14p相比时允许患者使用他的IPG110更长时间，如在图7B的曲线图的比较示出的那样。这是由于这样的事实，即一次电池14p没被汲取，因而Vbp保持恒定，而可再充电电池14r正在使用。另外，通过再充电和使用可再充电电池14r，患者可以继续使用他们的IPG110甚至在对于一次电池14p到达EOL之后，这使得外植手术的调度较少迫切。总之，患者治疗的剥夺的可能性通过使用算法200和双电池的IPG110被减少。

图8A示出算法250，其中可再充电电池14r充当IPG110中的主电池和当适当地充电时被使用，但其中，一次电池14p另外用于防止病人治疗的剥夺。算法200(Vbr+、Vbr-、Vbp_ERI、Vbp_EOL)中使用的许多相同电压阈值也可以在算法250中使用，因而其相关性不被重复。在算法250中使用的许多相同步骤也可以使用，虽然可能以不同的顺序，并且因此，相同的附图标记被用于一些步骤。

算法250最初使用可再充电电池14r以对IPG110(210)供电，因此开关114p和114r被设置。如果最初假设Vbr＝Vbr_max，则该可再充电电池电压将是Vbr>Vbr-(212)，在该点处算法可以评估ERI是否对于一次电池14p已经发出，即，Vbp<Vbp_ERI(204)，如果是这样，则ERI和预测的EOL可以被存储，指示，并发送到所述患者(206)。由于在一次电池14p的寿命期间ERI只发出一次，所以这些ERI动作同样优选仅在算法250中发生一次，并且在该点处发生，以确保即使正在使用可再充电电池14r仍识别ERI。然而，应该指出的是，利用算法250评估和使用ERI是可选的，因为假设IPG110此例子中主要由可再充电电池部14a供电，以及备用一次电池14p可能是较少重要。事实上，在IPG110这样配置时，一旦一次电池14p已耗尽(到EOL)可能没有必要外植IPG110，因为可再充电电池14r仍可用于以传统的方式对IPG110供电(参见，例如，图2A的IPG10r)。尽管如此，诸如ERI和EOL的一次电池14p参数的跟踪、存储、指示和发送被包括在算法250中用于最大信息受益。

如果Vbr最终低于Vbr+(208)，则算法250优选地为患者审查存储、指示、发送使用外置充电器70充电的需要(216/218)。然而，只要Vbr>Vbr-(212)，可再充电电池14r的使用继续，必要重复步骤208-218。

由于在其使用期间Vbr下降时，并且假设患者未对可再充电电池14r充电，Vbr<Vbr-(212)，如果Vbp>Vbp_EOL(220)，则可以使用该一次电池14p(222)。可以再次对ERI进行评估(252)，并且如果发出，则它和预测的EOL可以被存储、指示和/或发送(254)(仅一次，并且如果在步骤206处较早发生则不进行)。在算法250中在这点处ERI评估发生(比较步骤204、206)，以确保当一次电池14P正在使用时ERI被识别。如果预测较早，则EOL可以再次地根据可再充电电池14r已在先前的会话中已使用多久、通过延伸预测的EOL而被更新(224)。

如果可再充电电池14r未合适地再充电到Vbr+(208)，则该一次电池14p将继续被使用(步骤216/218、212、220、222、224)。如果最终再充电到Vbr>Vbr+(208)，则它被再次使用(210)，伴随着继续评估和更新ERI的过程，充电的需要，以及取决于Vbr和Vbp的供IPG110使用的适当电池14r或14p的选择。

当一次电池14p到达EOL时(220)，只有可再充电电池14r可以用于对IPG110供电，尽管在当IPG110的主电池是可再充电电池14r时这是较小关注的。如关于算法200和图7A前面所述的，关于一旦一次电池14P耗尽就使用可再充电电池14r的步骤226-236可能发生。

在图8B中示出算法250对电池电压Vbr和Vbp的影响，并应是基于先前的讨论由读者可以理解这一点的。注意，算法250以及IPG110的使用凭借备用一次电池14p仍提供治疗，即使在其中可再充电电池14r没有被充分充电(例如，无论何处Vbp下降并正被汲取：在t1之前；从t2到t3；从t4到T5；等等)的时间段期间也是如此。这再次降低了其中IPG患者将没有治疗的情况，诸如如果患者忘记对他的IPG110充电，或者在延长的时间周期内没有他的外部充电器70。

不管双电池IPG110是否被配置和编程以使用算法200或250，从算法的使用确定出的各种电池数据都优选为患者提供审查和动作，如图9所示。这样的电池数据可以提供给患者用于与IPG110通信的任何外部装置，诸如外部控制器50(图2D)，在该情况中FSK遥测可能被使用，或外部充电器70(图2C)，在该情况中LSK遥测可能被使用，如前面所述。在任一情况下，外部装置50和70包含用于接收电池数据的接收器电路，例如分别地为解调器62和96，如图3A所示。

外部控制器50的使用是优选的，因为这个装置通常已经包括适于显示和与该电池数据进行交互的图形用户界面。然而，传统的外部控制器的使用不是严格必需的。虽然未示出，但是外部充电器70还可以包括图形用户界面，并且因此电池数据也可以遥测到该设备以进行审查和交互。可替代地，能够控制治疗设置和电池充电的双用途外部装置可具有适于审查和与遥测电池数据交互的图形用户界面。这种双用途外部装置可以被集成到单个装置外壳中，或者可以包括可连接部件。参见，例如，USP8498716、8335569和8463392。

在图9的例子中，遥测电池数据已经在外部控制器50(图2D)处接收并且在其显示器57上出现，并且特别是在包括由患者早些时候选择的用户接口选项的IPG电池菜单中。示出对于患者的审查是：目前正在由IPG使用电池(300)；可再充电电池14r的电流电压(Vbr)和一次电池14p(Vbp)(302)；可再充电电池14r需要再充电(例如，使用外部充电器70)的指示(304)；当对于一次电池14b发出ERI时(如果还没有)的日期(时间)(306)；当对于一次电池14b预计EOL发出时(假设ERI已经发布)的日期(308)；以及当对于一次电池14b发出EOL时(如果还没有)的日期(310)。

图9中显示的许多这些电池数据片在算法200或250的操作期间获得，诸如再充电指示304(216、218、234)，ERI指示(206、254)；预测的EOL指示308(206、254、224)和EOL指示310(226)。贯穿整个IPG110的寿命，或算法的外部使用，其他电池的数据诸如用于电池电压Vbr和Vbp的电流值(302)可以由算法200或250(未示出)周期性地确定。例如，在IPG110中的控制电路38可周期性地确定Vbr和Vbp，并且将其与由算法获得的其他数据一起存储在IPG110中的电池数据记录39(图6A)中。当前正在使用哪个电池(300)可包括在电池数据日志39中的单个比特。

尽管这些电池数据片最终遥测到外部控制器50(或其他外部装置)，但是一旦它们被确定不必尽快遥测它们。例如，如果对于一次电池14pERI发出，则该IPG110可以尝试立即遥测数据至外部控制器50，但是，如果外部控制器50未在IPG110的范围内，则不会发生通信会话。因此，电池数据片优选地被存储在前述的电池数据记录39中，并且在适当的时机遥测到外部控制器50。例如，如果IPG110从其希望进行通信的外部控制器50接收指示，则该IPG110可以发送确认，随后是电池数据记录39中的数据。或者IPG110可以请求发送记录39，只在外部控制器50允许这种情况发生时这样做。外部控制器50还可以通过请求IPG110在通信会话的开始或者在通信会话期间的其它时间(诸如当患者选择在图9中显示的IPG电池菜单时)发送这样的数据来制定电池数据的遥测。

应当注意，在外部控制器50处接收的电池数据可以显示为是，或者可以在外部控制器50处被进一步处理，以提供并显示该遥测的电池数据的指示。例如，虽然IPG110可以遥测指示是否需要再充电的比特，但是IPG110也可以遥测可再充电电池的电压Vbr，将它留给外部控制器50，以确定指示是否需要再充电(304)——也就是说，外部控制器50能够将如被遥测那样的Vbr与Vbr+进行比较。在另一个例子中，IPG110仅可以遥测EOL发出时的时间戳，将它留给外部控制器50以同步该时间戳、并确定用于显示由患者可理解的日期(310)。

在图9中还示出一个或多个选项312r和312p以允许患者选择是否应该在给定的时间在IPG110中使用可再充电电池14r或一次电池14p。优选地，如果特定的电池被耗尽(例如，如果Vbr<Vbr-；Vbp<Vbp_EOL)则这些选项312将不允许患者选择该特定的电池，虽然这不是严格必要的。例如，知道一次电池14p已经被耗尽或接近被耗尽(每EOL指示310或EOL预测308)的病人，还可以仍然选择使用这种电池14p(312p)，也许是为了节省可再充电电池14r用于当病人相信IPG治疗将是更重要的时在稍后的时间使用。在另一例子中，具有带有主一次电池14p和使用算法200的IPG110的患者可以选择充电并使用可再充电电池14r(312r)，即使ERI尚未发出(306)，并且因此该可再充电电池14r的使用尚未由算法200指示。换句话说，患者可以以这种方式选择延长在他的IPG110中的主一次电池14p的寿命。

一旦电池选择选项312被选择，发送器电路(例如，61；图3A)可以用于经由相关的通信链路(例如，75)将对患者的选择传输到IPG110。选择任一选项312将优选至少是暂时地(如果不是永久地话)在IPG110中禁用电池选择算法200或250。患者后来希望返回到使用算法来选择适当的电池，停止选项314可以被选择用于此目的，当由IPG110遥测并接收时可以使IPG110返回至算法的使用。可替换地，在临时时间段之后返回至算法的使用可以发生。虽然未示出，但是对于特定电池14r或14p的使用的时间周期或时间表也可以输入到图9的图形用户界面，其中算法在其它时间被使用。可替代地，所公开的算法不必与所有的双电池IPG110一起被使用，并且相反，患者可以自由选择在任何时候哪个电池14r或14p将在他的IPG110中使用(每312r或312p)。

Claims

1.一种可植入医疗装置，包括：

一次电池；

可再充电电池；

电源节点，其被配置成在所述可植入医疗装置中向第一操作电路提供电力；以及

控制电路，

其中所述控制电路被配置成

(a)将所述一次电池耦接到所述电源节点直到所述一次电池的电压处于第一阀值或低于第一阀值为止，在其之后所述控制电路被配置成，

(b)如果所述可再充电电池的电压处于第二阀值或高于第二阀值，则将所述可再充电电池耦接到所述电源节点并且从所述电源节点去耦所述一次电池。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括充电线圈，其被配置成接收用于对所述可再充电电池再充电的充电场。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的装置，其中在步骤(a)中所述控制电路被配置成仅将所述一次电池耦接到所述电源节点直到所述一次电池的电压处于第一阀值或低于第一阀值为止。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中所述第一阀值对应于所述一次电池的选择更换指示器(ERI)，其被设计成在所述一次电池到达其寿命结束(EOL)之前发布预定时间。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中所述一次电池能够将所述第一操作电路操作向下到所述一次电池的最小电压，并且其中所述第一阀值高于所述最小电压。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的装置，其中在步骤(a)中所述控制电路进一步被配置成执行以下中的一个或多个：(i)存储，(ii)指示或(iii)无线发送所述一次电池的电压处于第一阀值或低于第一阀值的指示。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的装置，其中在步骤(a)中所述控制电路进一步被配置成执行以下中的一个或多个：(i)存储，(ii)指示或(iii)无线发送当所述一次电池的电压处于第一阀值或低于第一阀值时的所述一次电池的EOL预测指示。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的装置，其中所述可再充电电池能够被充电到最大电压，并且其中所述第二阀值低于所述最大电压。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的装置，其中在步骤(b)中所述控制电路进一步被配置成执行以下中的一个或多个：(i)存储，(ii)指示或(iii)无线发送如果所述可再充电电池的电压低于第二阀值则所述可再充电电池需要充电的指示。

10.根据权利要求1-9中的任一项所述的装置，其中在步骤(b)之后所述控制电路进一步被配置成

(c)如果所述可再充电电池的电压处于第三阀值或低于第三阀值，则将所述一次电池耦接到所述电源节点并且从所述电源节点去耦所述可再充电电池，

其中所述可再充电电池能够将所述第一操作电路操作向下到所述可再充电电池的最小电压，并且其中所述第三阀值高于所述最小电压。

11.根据权利要求1-10中的任一项所述的装置，其中所述第一操作电路包括数字电路，所述数字电路包含所述控制电路。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述第一操作电路进一步包括模拟电路。

13.根据权利要求12所述的装置，进一步包括天线和电流生成电路，所述电流生成电路被配置成在至少一个电极处产生刺激电流，其中所述第一操作电路包括包含所述天线的谐振罐电路以及被配置成生成用于所述电流生成电路的电源电压的转换器。

14.根据权利要求1-13中的任一项所述的装置，其中仅所述一次电池或所述可再充电电池在所述可植入医疗装置中向第二操作电路提供电力。

15.根据权利要求14所述的装置，进一步包括天线和电流生成电路，所述电流生成电路被配置成在至少一个电极处产生刺激电流，其中所述第二操作电路包括包含所述天线的谐振罐电路以及被配置成生成用于所述电流生成电路的电源电压的转换器。

16.一种可植入医疗装置，包括：

一次电池；

可再充电电池；

控制电路，

其中所述控制电路被配置成

(a)如果所述可再充电电池的电压处于比所述可再充电电池能够被充电到的最大电压更低的第二阀值或高于第二阀值，则将所述可再充电电池耦接到所述电源节点并且从所述电源节点去耦所述一次电池，在其之后所述控制电路被配置成，

(b)如果所述可再充电电池的电压处于第三阀值或低于第三阀值，并且

如果所述一次电池的电压高于第四阀值，

则将所述一次电池耦接到所述电源节点。