CN113795300B - 用于可植入医疗装置的外壳驱动设计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种医疗装置，其包括：外壳，该外壳的至少一部分用作第一电极；第二电极，该第二电极设置在联接到外壳的头部中；芯组件，该芯组件包括封闭在芯组件壳体内的操作电路，其中外壳包括该芯组件壳体；以及电池组件，该电池组件包括封闭在电池壳体内的电池，其中外壳还包括该电池壳体；其中操作电路构造为将稳定电压驱动到外壳上。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年5月13日提交的临时申请No.62/846,908的优先权，该临时申请通过引用整体结合于本文。
技术领域
本公开的实施例涉及用于感测生理参数的医疗装置和系统。更具体地，本公开的实施例涉及可植入医疗装置的电池连接构造。
背景技术
可植入医疗装置（IMDs）可以被构造为感测生理参数和/或提供治疗，并且可以包括一个或多个用于执行这些功能的方面的电极（例如，感测电极）。封闭在IMD的壳体内的总可用体积可以基于对患者舒适度和性能的考虑来调整。IMDs的示例包括可植入心脏监测器（ICMs）、可植入式循环记录仪（ILRs）以及类似物，它们可以构造为皮下植入患者体内以用于监测一个或多个生理参数、例如与心脏和/或肺相关联的生理参数。
为了促进更舒适和更高效的体验，这些通常由内部电池供电的装置可以设计为将装置的总体积保持得尽可能小。减小体积的一种方式是将电池壳体用作整个装置外壳的一部分，而不是将电池组件（包括电池壳体）设置在装置外壳内。为了进一步增加这种类型的装置中的空间的有效利用，感测电极之一可以电联接到电池壳体，并且在实施例中，电池壳体本身（或其一部分）可以用作电极。
发明内容
在示例1中，一种医疗装置包括：外壳，该外壳的至少一部分用作第一电极；第二电极，该第二电极设置在联接到外壳的头部中；芯组件，该芯组件包括封闭在芯组件壳体内的操作电路，所述外壳包括该芯组件壳体；以及电池组件，该电池组件包括封闭在电池壳体内的电池，所述外壳还包括该电池壳体；其中，操作电路构造为将稳定电压驱动到外壳上。
在示例2中，示例1的医疗装置中，操作电路包括设置在电池和外壳之间的稳压器，该稳压器构造为将稳定电压驱动到外壳上。
在示例3中，示例2的医疗装置中，稳压器构造为通过降低由电池提供的电源电压来产生稳定电压。
在示例4中，示例1或2的医疗装置还包括电荷泵，该电荷泵构造为有助于将稳定电压增加到大于电池提供的电源电压的电压。
在示例5中，示例2至4中任一个的医疗装置中，第一和第二电极联接到输入部件，并且稳压器构造为向输入部件供电。
在示例6中，示例2至4中任一个的医疗装置中，第一和第二电极联接到输入部件，并且还包括附加稳压器，该附加稳压器构造为向输入部件供电。
在示例7中，示例1至6中任一个的医疗装置中，操作电路构造为，响应于确定所述装置处于激活模式中将稳定电压驱动到外壳上。
在示例8中，示例1至7中任一个的医疗装置中，操作电路构造为以基于电池放电状态选择的水平来驱动稳定电压。
在示例9中，示例1至8中任一项的医疗装置中稳定电压为正。
在示例10中，一种制造医疗装置的方法包括：提供外壳，该外壳的至少一部分用作第一电极；将头部联接到外壳上；将第二电极设置在头部中；提供芯组件，该芯组件包括封闭在芯组件壳体内的操作电路，其中，所述外壳包括该芯组件壳体；以及将电池组件联接到芯组件，该电池组件包括封闭在电池壳体内的电池，其中，所述外壳还包括该电池壳体；其中，操作电路构造为将稳定电压驱动到外壳上。
在示例11中，示例10的方法还包括提供设置在电池和外壳之间的稳压器，该稳压器构造为将稳定电压驱动到外壳上。
在示例12中，示例11的方法中，稳压器构造为通过降低由电池提供的电源电压来产生稳定电压。
在示例13中，示例2至4中任一个的方法还包括将第一和第二电极联接到输入部件，并且稳压器构造为向输入部件供电。
在示例14中，示例2至4中任一个的方法还包括将第一和第二电极联接到输入部件，并且还包括提供附加稳压器，该附加稳压器构造为向输入部件供电。
在示例15中，示例10至14中任一项的方法中，操作电路构造为，响应于确定所述装置处于上述任一项所述的方法的激活模式中将稳定电压驱动到外壳上，其中，操作电路构造为，响应于确定装置处于激活模式中将稳定电压驱动到外壳上。
在示例16中，一种医疗装置包括：外壳，该外壳的至少一部分用作第一电极；第二电极，该第二电极设置在联接到外壳的头部中；芯组件，该芯组件包括封闭在芯组件壳体内的操作电路，其中，所述外壳包括该芯组件壳体；以及电池组件，该电池组件包括封闭在电池壳体内的电池，其中，所述外壳还包括该电池壳体；其中，操作电路构造为将稳定电压驱动到外壳上。
在示例17中，示例16的医疗装置中，操作电路包括设置在电池和外壳之间的稳压器，该稳压器构造为将稳定电压驱动到外壳上。
在示例18中，示例17的医疗装置中，稳压器构造为通过降低由电池提供的电源电压来产生稳定电压。
在示例19中，示例16的医疗装置还包括电荷泵，该电荷泵构造为有助于将稳定电压增加到大于由电池提供的电源电压的电压。
在示例20中，示例17的医疗装置中，第一和第二电极联接到输入部件，并且稳压器构造为向输入部件供电。
在示例21中，示例17的医疗装置中，第一和第二电极联接到输入部件，并且还包括附加稳压器，该附加稳压器构造为向输入部件供电。
在示例22中，示例16的医疗装置中，操作电路构造为，响应于确定装置处于激活模式中将稳定电压驱动到外壳上。
在示例23中，示例17的医疗装置中，操作电路构造为以基于电池放电状态选择的水平驱动稳定电压。
在示例24中，示例16的医疗装置中稳定电压为正。
在示例25中，一种制造医疗装置的方法包括：提供外壳，该外壳的至少一部分用作第一电极；将头部联接到外壳上；将第二电极设置在头部中；提供芯组件，该芯组件包括封闭在芯组件壳体内的操作电路，其中，所述外壳包括该芯组件壳体；以及将电池组件联接到芯组件，该电池组件包括封闭在电池壳体内的电池，其中，所述外壳还包括该电池壳体；其中，操作电路构造为将稳定电压驱动到外壳上。
在示例26中，示例25的方法还包括提供设置在电池和外壳之间的稳压器，该稳压器构造为将稳定电压驱动到外壳上。
在示例27中，示例26的方法中稳压器构造为通过降低由电池提供的电源电压来产生稳定电压。
在示例28中，示例25的方法还包括将第一和第二电极联接到输入部件，并且稳压器构造为向输入部件供电。
在示例29中，示例26的方法还包括将第一和第二电极联接到输入部件，并且还包括提供附加稳压器，该附加稳压器构造为向输入部件供电。
在示例30中，示例15的方法中操作电路构造为，响应于确定所述装置处于激活模式将稳定电压驱动到外壳上。
在示例31中，一种医疗装置包括：外壳，该外壳的至少一部分用作第一电极；第二电极，该第二电极设置在联接到外壳的头部中；芯组件，该芯组件包括封闭在芯组件壳体内的操作电路，其中，所述外壳包括该芯组件壳体；以及电池组件，该电池组件包括封闭在电池壳体内的电池，其中，所述外壳还包括该电池壳体；其中，操作电路包括稳压器，该稳压器构造为将稳定电压驱动到外壳上。
在示例32中，示例31的医疗装置中稳压器构造为通过降低由电池提供的电源电压来产生稳定电压。
在示例33中，示例31的医疗装置还包括电荷泵，该电荷泵构造为，有助于将稳定电压增加到大于由电池提供的电源电压的电压。
在示例34中，示例31的医疗装置中第一和第二电极联接到输入部件，并且稳压器构造为向输入部件供电。
在示例35中，示例31的医疗装置中第一和第二电极联接到输入部件，并且还包括附加稳压器，该附加稳压器构造为向输入部件供电。
虽然公开了多种实施例，但是对于本领域技术人员来说，本公开的其它实施例将从下面的示出并描述本公开的说明性实施例的详细描述中变得清晰明了。因此，附图和详细描述在本质上被认为是说明性的，而不是限制性的。
附图说明
图1是描绘根据本公开实施例的患者监测系统的示意图；
图2A是根据本公开实施例的可植入医疗装置（IMD）的透视图；
图2B和2C是根据本公开实施例的图2A中描绘的IMD的部分分解透视图；
图3描绘了根据现有技术的描绘了用于IMD的说明性电路的概念性电路图；
图4描绘了根据本公开的实施例的描绘了用于IMD的说明性电路的概念性电路图；
图5描绘了根据本公开的实施例的描绘了用于IMD的说明性电路的概念性电路图。
虽然所公开的主题可以修改成各种变型和替代形式，但是已经通过附图中示例的形式示出了具体实施例并且在下面进行了详细描述。然而，目的不是将本公开限制于所描述的特定实施例。相反，本公开旨在涵盖落入本公开的由所附权利要求限定的范围内的所有变型、等同物和替代物。
虽然术语“块”在本文中可以用于表示示例性使用的不同元件，但是该术语不应该被解释为暗示本文公开的各种块的任何要求或者本文公开的各种块之中或之间的特定顺序。类似地，尽管说明性方法可以由一个或多个附图（例如，流程图、通信流等）来表示，但是附图不应该被解释为暗示本文公开的各种步骤的任何要求或者本文公开的各种块之中或之间的特定顺序。然而，某些实施例可能需要某些步骤和/或某些步骤之间的某些顺序，如本文可以被明确描述的和/或从步骤本身的性质可以理解的（例如，某些步骤的执行可能取决于前一步骤的结果）。另外，项（例如，输入、算法、数据值等）的“集合”、“子集”或“组”可以包括一个或多个项，并且类似地，项的子集或子组可以包括一个或多个项。“多个”意味着不止一个。
具体实施方式
本公开的实施例包括可植入医疗装置（IMD），其中该装置的操作电路的一部分电联接到IMD的外壳，使得感测部件感测在外壳（壳体）和设置在装置头部中的电极之间的信号。在以前的一些装置中，这是通过使用外壳负极设计、即通过将电源电路的阳极端子短接到外壳来实现，这导致电化学问题、例如导致开裂的化学反应。
为了解决电化学问题，替代解决方案包括使用外壳正极设计。在外壳正极设计中，外壳短接到正极电池端子。这种外壳正极设计似乎解决了电化学问题，但导致电池电压纹波作为需要被感测滤波器抑制的共模噪声被注入。使用滤波器抑制这种类型和/或数量的噪声可能是具有挑战性的，并且因此可能导致感测精度降低。
本文公开主题的实施例涉及一种外壳驱动的解决方案，其中正电压被驱动到外壳上。发明人已经发现，将电压驱动到外壳上可以解决电化学问题，同时降低要被感测滤波器抑制的共模噪声。根据实施例，驱动电压例如可以被选择为足以停止电化学过程例如AEC（阴离子交换色谱法），并且具有足够的旁路电容以将由于电池和外壳之间的电容引起的纹波保持在指定水平或保持在指定水平以下。根据实施例，电压可以在装置的整个运行寿命期间、仅在特定时间段期间并且/或者类似地被驱动到外壳上。
图1是系统100的示意图，该系统包括植入患者身体104内并构造为与接收装置106通信的IMD 102。在实施例中，IMD 102可以构造为皮下植入患者胸部或腹部的植入位置或囊内，并且可以构造为监测（例如，感测和/或记录）与患者心脏108相关联的生理参数。IMD102可以是构造为记录生理参数例如电信号（例如心电图）、一个或多个心脏激活信号、心音、血压测量值、氧饱和度和/或类似参数的可植入心脏监测器（ICM）（例如，可植入诊断监测器（IDM）、可植入式循环记录仪（ILR）等）。IMD 102可以构造为监测生理参数，这些生理参数可以包括指示患者身体活动水平和/或新陈代谢水平的一个或多个信号，例如加速度信号。在实施例中，IMD 102可以构造为监测与一个或多个其它器官、系统、和/或类似物相关联的生理参数。IMD 102可以构造为以规则的区间、连续地和/或响应于探测到的事件进行感测和/或记录。这种探测到的事件可以由IMD 102、其它IMD（未示出）、外部装置（例如，接收装置106）和/或类似物的一个或多个传感器来探测。此外，IMD 102可以构造为探测各种生理信号，这些生理信号可以结合各种诊断、治疗和/或监测实施方式来使用。例如，在实施例中，IMD 102可以构造为例如通过监测心率、心律失常和/或类似现象来促进心律诊断。
例如，IMD 102可以包括用于探测呼吸系统信号、心脏系统信号和/或与患者活动相关的信号的传感器或电路。在实施例中，IMD 102可以构造为感测胸廓内阻抗，从中可以导出各种呼吸参数，例如包括呼吸潮气量和每分钟通气量。传感器和相关联的电路可以与IMD 102结合以用于探测一个或多个身体运动或身体姿势和/或位置相关的信号。例如，加速度计和/或GPS装置可以用于探测患者活动、患者位置、身体定向和/或躯干位置。
出于说明而非限制的目的，根据本公开可以用于记录生理参数的装置的各种实施例在本文中以可以植入患者胸部区域中的皮肤下的IMDs为背景进行描述。然而在实施例中，IMD 102可以包括任何类型的IMD、可植入系统的任何数量的不同部件和/或具有壳体并构造为植入患者身体104中的类似物。例如，IMD 102可以包括控制装置、监测装置、起搏器、植入式心律转复除颤器（ICD）、心脏再同步治疗（CRT）装置和/或类似物，并且可以是本领域已知的或以后开发的可植入医疗装置以用于提供关于患者身体和/或IMD 102的治疗和/或诊断数据。在各种实施例中，IMD 102可以包括除颤和起搏/CRT功能（例如，CRT-D（心脏再同步治疗-除颤）装置）。
如图所示，IMD 102可以包括壳体110，该壳体具有联接到其上的两个电极112和114。根据实施例，IMD 102可以包括任意数量的各种类型构造的任意数量的电极（和/或其它类型的传感器，例如温度计、气压计、压力传感器、光学传感器、运动传感器和/或类似物），并且壳体110可以包括任意数量的不同形状、尺寸和/或特征。在实施例中，IMD 102可以构造为感测生理参数并记录生理参数。例如，IMD 102可以构造为激活（例如，周期性地、连续地、在探测到事件时和/或类似地）、在存储器中记录特定量的数据（例如，生理参数），并将记录的数据传达至接收装置106。在IDM的情况下，例如IMD 102可以激活、记录心脏信号一段时间、停用和激活以将记录的信号传达至接收装置106。
在各种实施例中，接收装置106例如可以是编程器、控制器、患者监测系统和/或类似物。尽管在图1中被示出为外部装置，但是接收装置106可以包括构造为与IMD 102通信的可植入装置，该可植入装置例如可以是控制装置、其它监测装置、起搏器、可植入除颤器、心脏再同步治疗（CRT）装置和/或类似物，并且可以是本领域已知的或以后开发的可植入医疗装置以用于提供关于患者和/或IMD 102的治疗和/或诊断数据。
根据本公开的实施例，系统100可以用于实施协调的患者测量和/或监测、诊断和/或治疗。系统100可以包括例如一个或多个患者内部医疗装置例如IMD 102，以及一个或多个患者外部医疗装置例如接收装置106。在实施例中，接收装置106可以构造为执行患者体外的监测、和/或诊断和/或治疗功能（即，不侵入性地植入患者体内）。接收装置106可以定位在患者身上、患者附近或患者外部的任何位置中。
在实施例中，IMD 102和接收装置106可以通过无线链路通信。例如，IMD 102和接收装置106可以通过短程无线电链路例如蓝牙、IEEE 802.11和/或专有无线协议而联接。通信链路可以促进IMD 102和接收装置106之间的单向和/或双向通信。数据和/或控制信号可以在IMD 102和接收装置106之间传输以协调IMD 102和/或接收装置106的功能。在实施例中，可以周期性地或根据命令从IMD 102和接收装置106中的一个或多个装置下载患者数据。医生和/或患者可以与IMD 102和接收装置106通信，例如为了获取患者数据或为了启动、终止或修改记录和/或治疗。
贯穿本公开，图1中所示的说明性系统100并不旨在暗示对所公开主题的实施例的使用范围或功能的任何限制。说明性的系统100也不应被解释为对图1所示的任何单个部件或部件组合具有任何依赖性或要求。例如，在实施例中，说明性的系统100可以包括附加部件。另外，在实施例中，图1中描绘的任何一个或多个部件可以与其中描绘的其它部件（和/或未示出的部件）中的各种部件集成。任何数量的其它部件或部件组合可以与图1所描绘的说明性的系统100集成，所有这些都被认为在本公开的范围内。
图2A是根据本公开实施例的可植入医疗装置（IMD） 200的透视图。IMD 200可以是或可以类似于图1所描绘的IMD 102。如图所示，IMD 200包括密封的外壳并且可以包括布置在芯组件204的第一端部220处或附近的头部202。电池组件206（可以包括一个或多个电池）布置在芯组件204的第二端部224附近。头部202包括封闭内部区域202B的头部壳体202A。头部202可以在其内部容纳各种电路部件，这些电路部件可以包括IMD 200的操作电路的一部分。当IMD 200被皮下植入患者胸部或腹部中的植入位置或囊中时，头部壳体202A可以接触患者的身体组织。头部202的内部区域202B可以容纳由支架组件212定位和支撑的电路部件（例如，电极208和天线210）。如图所示，除了电极208之外，IMD 200可以包括电联接和/或物理联接到电池组件206的电极214。在实施例中，电极214可以与电池组件206、电池组件206的壳体和/或类似物集成在一起。也就是说，例如在实施例中，电极214可以是电池组件壳体，其也可以被称为“外壳”。为了能够感测患者体内的生理参数，电极208可以定位为与头部202的壳体202A的内表面齐平。在其它情况下，电极208可以由支架组件212定位以形成头部202的壳体202A的外表面的一部分。
如图2B所示，芯组件204包括封闭在芯组件壳体218内的芯电路组件216。在实施例中，芯组件壳体218可以物理地和/或电联接到电池壳体206A和/或与电池壳体集成，在这种情况下，芯组件壳体218和电池壳体206A的组合可以被称为“外壳”。芯电路组件216包括构造为执行本文描述的一个或多个不同功能的操作电路，并且可以包括处理电路、输入电路、输出电路、通信电路和/或类似物。电路可以包括任何数量的不同类型的电和/或逻辑连接、部件和/或类似物，并且可以例如包括导电元件（例如，导线、导电迹线等），处理器（例如，微处理器、虚拟处理器等）、和/或其它电和/或逻辑部件。因此，电路可以包括硬件、固件和/或软件。芯组件壳体218在第一端部220处联接到第一馈通组件222，并且在第二端部224处联接到第二馈通组件226。馈通组件222可以构造为，为构造为将头部202的电路部件（例如，电极208和天线210）连接到芯电路组件216的连接提供吞吐量。类似地，馈通组件226可以构造为，为构造为将一个或多个电池（例如，其是电池组件206的一部分）和/或电极214连接到芯电路组件216的连接提供吞吐量。在实施例中，头部壳体、芯组件壳体、电池壳体和馈通组件表面的组合形成外壳201。
如图2A所示，芯组件壳体204包括构造为沿着焊缝232联接到第二部分230的第一部分228。第一部分228和第二部分230可以通过激光焊接、缝焊和/或类似方式联接在一起。例如，如图2B和2C所示，芯组件壳体218的第一部分228包括侧壁234、下壁236和上壁238。下壁236和上壁238分别沿远离侧壁234的内表面234A的方向垂直地（或至少近似垂直地）延伸。如图所示，下壁236通过弯曲的拐角部分240联接到侧壁234，并且上壁238通过弯曲的拐角部分242联接到侧壁234。在实施例中，弯曲的拐角部分240和242可以分别与下壁236和上壁238、侧壁234和/或类似物集成。也就是说，例如，第一部分228可以是在压机或模具中形成的单件金属。在实施例中，弯曲的拐角部分240和242可以是分离的部件。弯曲的拐角部分240和242可以分别设计为具有任何期望的曲率半径。例如，弯曲的拐角部分240和242可以分别构造为具有如下的曲率半径，该曲率半径提供了封闭在芯组件壳体218内的期望量的体积。
例如，如图2B和2C所示，下壁236包括凸缘244，该凸缘相对于下壁236的内表面246凹陷，并且该凸缘从第一部分228的第一端部248延伸到其第二端部250。凸缘244可以是下壁236的变薄部分。在实施例中，凸缘244可以焊接到下壁236。类似地，上壁238包括凸缘252，该凸缘相对于上壁238的内表面254凹陷，并且该凸缘从第一部分228的第一端部248延伸到其第二端部250。凸缘252可以是上壁238的变薄部分。在实施例中，凸缘252可以焊接到上壁238。
例如，同样如图2B和2C所示，芯组件壳体218的第二部分230包括侧壁256、下壁258和上壁260。下壁258和上壁260分别沿远离侧壁256的内表面256A的方向垂直地（或至少近似垂直地）延伸。如图所示，下壁258通过弯曲的拐角部分262联接到侧壁256，并且上壁260通过弯曲的拐角部分264联接到侧壁256。在实施例中，弯曲的拐角部分262和264可以分别与下壁258和上壁260、侧壁256和/或类似物集成。也就是说，例如，第二部分230可以是在压机或模具中形成的单件金属。在实施例中，弯曲的拐角部分262和264可以是分离的部件。弯曲的拐角部分262和264可以分别设计为具有任何期望的曲率半径，例如，与每个弯曲的拐角部分240和242的曲率半径相同或相似的曲率半径。例如，弯曲的拐角部分262和264可以分别构造为具有如下的曲率半径，该曲率半径提供了封闭在芯组件壳体218内的期望量的体积。
例如，如图2B和2C所示，下壁258包括凸缘266，该凸缘相对于下壁258的外表面268凹陷，并且该凸缘从第二部分230的第一端部270延伸到其第二端部272。凸缘266可以是下壁258的变薄部分。在实施例中，凸缘266可以焊接到下壁258。类似地，上壁260包括凸缘274，该凸缘相对于上壁260的外表面276凹陷，并且该凸缘从第二部分230的第一端部270延伸到其第二端部272。凸缘274可以是上壁260的变薄部分。在实施例中，凸缘274可以焊接到上壁260。
芯组件壳体218还可以包括凹口278，这些凹口分别限定在第一部分228的第一端部248和第二端部250中，并且从侧壁234的内表面234A延伸到外表面234B。类似地，芯组件壳体218还可以包括凹口280，这些凹口分别限定在第二部分230的第一端部270和第二端部272中，并且从侧壁256的内表面256A延伸到外表面256B。凹口278和280可以是级进模制造工艺的产物，在该工艺中，芯组件壳体218的第一和第二部分228和230被制成连续的条带并在一个接一个的操作中成形。当第一和第二部分228和230从条带断开时，可以留下凹口278和280。在实施例中，条带可以构造为，使得当芯组件壳体218被焊接到第一和第二馈通组件222和226时凹口足够小以在焊接池中被消耗。例如，在实施例中，凹口278和280可以延伸到部分228和230中小于或等于大约0.003英寸。
贯穿本公开，图2A–2C中所示的说明性IMD 200并不旨在暗示对所公开主题的实施例的使用范围或功能的任何限制。说明性IMD 200也不应被解释为对图2A-2C所示的任何单个部件、特征或部件或特征组合有任何依赖性或要求。例如，在实施例中，说明性IMD 200可以包括不同的和/或附加的部件和/或特征。任何数量的其它部件、特征或者部件或特征组合可以与图2A-2C中描绘的说明性IMD 200集成，所有这些都被认为在本公开的范围内。另外，在实施例中，图2A-2C中描绘的任何一个或多个部件和/或特征可以与其中描绘的其它部件和/或特征（和/或未示出的部件和/或特征）中的各种部件和/或特征集成。
此外，如本文所使用的，术语“侧壁”、“下壁”、“上壁”、“向上”和“向下”用于指它们所指的特定特征，但是为了清楚起见在图示的上下文中进行了表征，并且描述了特征相对于其它特征的相对定向，并且不旨在暗示IMD 200的任何特定定向，或者其特征的绝对（或优选）定向。也就是说，例如即使IMD 200围绕纵向轴线转动，使得侧壁234的外表面234B平行于水平面，出于本公开的目的，侧壁234仍将被称为“侧壁”
图3是根据现有技术的与IMD相关联的根据外壳负极设计的电路300的功能示意图。图3中描绘的电路300可以与两个电极302和304对生理信号的感测相关联。电路300包括封闭在外壳308内的电池306，电极304电联接到该外壳上。在实施例中，外壳308（或其一部分）可以用作电极304。供电轨道310和312限定了用于向操作电路314输送能量的电流路径并且电联接到电池306。
在操作中，电极302和304从患者获得生理信号，并将获得的生理信号传输到输入部件316（例如，感测放大器）。如图3所示，电极304经由导电元件318（例如，一个或多个导电迹线和/或导线）直接联接到输入部件316的第一输入节点，而电极302经由导电元件320（例如，一个或多个导电迹线和/或导线）直接联接到输入部件316的第二输入节点。
根据实施例，导电元件318直接联接到电池306的负极（或者在实施例中，正极）端子322（阳极），以及直接联接到操作电路314的公共（接地）参照（未示出）。在实施例中，接地参照可以用作开尔文连接以将电池联结到感测电极304。如图所示，（例如，由联接到电池外壳的电池电解液引起的）电容324可以设置在正极端子326和外壳308之间。如图3中进一步描绘的，输入部件316的输出节点联接到处理电路328。处理电路328可以包括任何数量的不同类型的处理部件，例如包括一个或多个微处理器、电路部件和/或类似物。在图3所描绘的外壳负极设计中，外壳308短接到负极电池端子322。在实施例中，这样做从感测到的信号中去除了电池噪声，但是产生了电化学问题，这些电化学问题可能导致对外壳308、电池306和/或IMD 300的其它部件的损坏。
图4是根据本文公开主题的与IMD相关联的采用外壳正极设计的电路400的功能示意图。图4中描绘的电路400可以与两个电极402和404对生理信号的感测相关联。电路400包括封闭在外壳408内的电池406，电极404电联接到该外壳。在实施例中，外壳408（或其一部分）可以用作电极404。供电轨道410和412限定了用于向操作电路414输送能量的电流路径，并且电联接到电池406。
供电轨道410和412限定了用于向操作电路414输送能量的电流路径。正极供电轨道412通过外壳408（或其一部分）电联接到电池406，而负极供电轨道410直接电联接到电池406。如图所示，电容416可以设置在负极端子418和外壳408之间。在操作中，电极402和404从患者获得生理信号，并将获得的生理信号传输到输入部件420（例如，感测放大器）。如图4所示，电极404经由外壳408和导电元件422直接联接到输入部件420的第一输入节点，而电极402经由导电元件424（例如，一个或多个导电迹线和/或导线）直接联接到输入部件420的第二输入节点。如图4中进一步描绘的，输入部件420的输出节点联接到处理电路426。
从对图3和4的查看中可以看出，图4中描绘的电路构造可以类似于图3中描绘的电路构造，除了将电池端子短接到外壳的部件的构造之外。在图3的外壳负极设计中，外壳短接到负极电池端子，而在图4的外壳正极设计中，外壳短接到正极电池端子。在外壳正极设计中，外壳负极设计的电化学问题得到解决，但电池电压纹波作为共模噪声注入。用感测滤波器抑制这种噪声可能很有挑战性。例如，来自电池的电压纹波可以叠加在罐和头部电极之间感测的感测信号上，并且可以是感测信号的幅度的数万倍，其可以仅仅是几百微伏。
贯穿本公开，图4中所示的说明性电路400并不旨在暗示对所公开主题的实施例的使用范围或功能的任何限制。说明性的电路400也不应被解释为对图4所示的任何单个部件、特征或者部件或特征组合具有任何依赖性或要求。例如在实施例中，说明性的电路400可以包括不同的和/或附加的部件和/或特征。任何数量的其它部件、特征或者部件或特征组合可以与图4所描绘的说明性电路400集成，所有这些都被认为在本公开的范围内。另外，在实施例中，图4中描绘的任何一个或多个部件和/或特征可以与其中描绘的其它部件和/或特征（和/或未示出的部件和/或特征）中的各种部件和/或特征集成。
图5是根据本文公开主题的与IMD相关联的采用外壳驱动设计的电路500的功能示意图。IMD可以是或者包括图1所描绘的IMD 102和/或图2A-2C所描绘的IMD 200、或者包括在其中。根据实施例，在外壳驱动设计中，稳定电压被驱动到外壳。这种设计可以有助于减轻外壳负极设计的电化学问题，同时避免外壳正极设计的挑战性共模噪声。
图5中描绘的电路500可以与两个电极502和504对生理信号的感测相关联。电路500包括封闭在外壳508内的电池506，电极504电联接到该外壳。在实施例中，外壳508（或其一部分）可以用作电极504。供电轨道510和512限定了用于向操作电路514输送能量的电流路径，并且电联接到电池506。
供电轨道510和512限定了用于向操作电路514输送能量的电流路径。如图所示，负极电池端子516和正极电池端子518通过相应的电容520、522与外壳508隔离。正极供电轨道512直接电联接到电池506，并且负极供电轨道510直接电联接到电池506。在操作中，电极502和504从患者获得生理信号，并将获得的生理信号传输到输入部件524（例如，感测放大器）。如图5所示，电极504经由外壳508和导电元件526直接联接到输入部件524的第一输入节点，而电极502经由导电元件528（例如，一个或多个导电迹线和/或导线）直接联接到输入部件524的第二输入节点。如图4中进一步描绘的，输入部件524的输出节点联接到处理电路530。
如图5所示，操作电路514包括多个不同的部件，例如射频（RF）部件532、数字处理部件536 （DIG）、DIG稳压器（VDIG） 534和驱动稳压器（VREG） 538。在实施例中，RF部件532、DIG 534和VDIG 536的功能与本公开没有密切关系，而是被示出为在本文公开主题的实施例的一些实施方式中可能存在的各种类型的操作部件的示例。
根据实施例，驱动稳压器（VREG） 538可以构造为将电压驱动到罐508上。在实施例中，VREG 538可以是一个稳压器电路部件、多个稳压器电路部件、处理器、逻辑电路和/或类似物。如图5所示，VREG 538还可以构造为驱动用于输入部件524（例如，感测放大器）的电源。使用公共电源来驱动外壳并为感测电路供电也可以提高感测电路共模抑制比。即使外壳正在被驱动，仍将有一些来自电池的在外壳上的电压波纹。该电压纹波将是感测电路需要抑制的共模噪声信号。当使用相同的电压源为感测滤波器供电并驱动外壳时，可以消除一些影响共模抑制的因素、如晶体管体电容。根据实施例，如果公共净阻抗保持得足够小以防止电压噪声（由于电流 x 阻抗）超过系统的期望的本底噪声，则电路功率路径可以与来自外壳的电路输入是共同（联接）的。
在其它实施例中，可以提供分离的稳压器来驱动感测放大器。在图5所示的实施例中，通过调低来自电池506的电压来产生驱动电压以产生更安静的电压，该电压配置为减轻或停止电化学问题，同时具有足够的旁路电容或驱动强度来减轻由于电池506和外壳508之间的电容引起的纹波。
例如在实施例中，驱动电压可以配置为与感测电路的电源大致相同。也就是说，例如驱动电压可以被选择为大致等于正电源。在实施例中，例如电路500的正极侧上的电压可以是大约3V，并且驱动电压可以在大约1至2.5V之间（例如，1V、2.2V等）。在实施例中，驱动电压可以被选择为足够大以产生足以减轻电化学反应的信号，同时产生可靠且准确的感测信号。在实施例中，例如VREG 326可以构造为在正电源的电压的7/10内。根据实施例，VREG538可以包括任意数量的电路部件并且可以构造为产生用于罐508的电源，从交流负载的角度来看，该电源遵循负极端子电池电压。在实施例中，使用诸如电荷泵的放大电路，驱动电压可以高于正极电池端子。这对于在较高电压下偏置某些电路输入可能是所期望的。例如，与图4所描绘的感测放大器完成了抑制噪声的所有工作的外壳正极设计相反，在图5所描绘的外壳驱动设计中，VREG 538完成了大部分工作。
根据实施例，可以实施外壳驱动设计以用于根据任何数量的不同调度、布置和/或类似情况将电压驱动到外壳上。例如，在实施例中，驱动电压可以保持在恒定电压、例如2.2V。在实施例中，驱动电压可以由装置状态控制。例如当处于保存（shelf）/存储模式时，该装置可以构造为浮置外壳或驱动到正电压，例如短接到正极电池端子。当进入激活模式如感测时，IMD可以构造为将外壳驱动至稳定电压。根据其它实施例，可以控制驱动电压以匹配电池放电状态。例如，外壳可以在电池状态的早期被驱动到2.5V，但是随后随着电池放电和平均空载电池电压降低而逐渐降低到2.2V。这可以具有的优点是：保持高的驱动电压以保持外壳和电池阳极之间的小电压差，同时随着电池电压的降低防止调节问题。
在实施例中，驱动电路可以基于装置活动来改变操作模式，例如当由于装置活动而预期到显著的电池波纹时使用高功率模式。这可以有助于最小化由驱动电路在装置寿命期间消耗的能量。在实施例中，在需要将外壳驱动到不同电压或感测外壳电流或电压的装置活动期间，外壳驱动可以暂停。例如，当装置治疗操作、例如起搏脉冲或阻抗测量电流脉冲被驱动通过外壳时，外壳驱动可以断开（三态）。换句话说，实施例包括在不感测时短时间切断到罐的驱动。
例如，在实施例中，所述装置可以构造为仅在装置寿命的某个时间段期间将电压驱动到外壳上。在实施例中，当电池的内阻根据放电深度而变化时，噪声在电池寿命接近结束时明显更加显著。因此，在电池寿命接近结束时，外壳可以用稳定电压被驱动。相比之下，例如在所述装置被植入和激活之前的存储模式中，感测电路关闭，并且因此，纹波的存在不是问题。因此在实施例中，当处于存储模式时，所述装置可以短接到正极（如在外壳正极设计中），或者让它浮置到正极，这将减轻电化学问题。一旦装置进入其正在感测的激活状态，罐可以构造为外壳驱动设计或外壳负极设计。
例如在实施例中，不是实施外壳驱动设计，IMD可以构造为在存储模式期间被短接到正极或浮置到正极，并且在激活和/或植入时被置于外壳负极设计中。这种操作模式可以有助于减少暴露的时间和温度以限制发生的总的电化学反应。它还可以有助于减少发生的电化学反应的量（通过限制暴露于完全充电的电池的时间和温度），同时仍然具有简单的驱动电路，并在感测时减少外壳波纹电压。
贯穿本公开，图5中所示的说明性的电路500并不旨在暗示对所公开主题的实施例的使用范围或功能的任何限制。说明性的电路500也不应被解释为对图5所示的任何单个部件、特征或者部件或特征组合具有任何依赖性或要求。例如在实施例中，说明性电路500可以包括不同的和/或附加的部件和/或特征。任何数量的其它部件、特征或者部件或特征组合可以与图5所描绘的说明性的电路500集成，所有这些都被认为在本公开的范围内。另外，在实施例中，图5中描绘的任何一个或多个部件和/或特征可以与其中描绘的其它部件和/或特征（和/或未示出的部件和/或特征）中的各种部件和/或特征集成。
在不脱离所公开主题的范围的情况下，可以对所讨论的示例性实施例进行各种修改和添加。例如，尽管上述实施例涉及特定特征，但是本公开的范围还包括具有特征的不同组合的实施例和不包括所有所述特征的实施例。也就是说，例如，实施例可以包括一个或多个滤波器和/或其它部件，这些部件有助于在存在由于能量供应电流共享物理感测路径的一部分而导致的一些干扰的情况下解析感测到的生理信号。因此，所公开主题的范围旨在包括落入权利要求范围内的所有这些替换、修改和变化及其所有等同物。
Claims (15)
1.一种医疗装置，包括：
外壳，其中，所述外壳的至少一部分用作第一电极；
第二电极，该第二电极设置在联接到所述外壳的头部中；
芯组件，该芯组件包括封闭在芯组件壳体内的操作电路，其中，所述外壳包括所述芯组件壳体；以及
电池组件，该电池组件包括封闭在电池壳体内的电池，其中所述电池包括正极电池端子和负极电池端子，
其中，所述外壳还包括所述电池壳体，并且其中所述外壳短接到所述正极电池端子；
其中，电容器电联接在所述负极电池端子和所述外壳之间，
其中，所述操作电路构造为将稳定电压驱动到所述外壳上。
2.根据权利要求1所述的医疗装置，所述操作电路包括设置在所述电池和所述外壳之间的稳压器，所述稳压器构造为将所述稳定电压驱动到所述外壳上。
3.根据权利要求2所述的医疗装置，其中，所述稳压器构造为，通过降低由所述电池提供的电源电压来产生所述稳定电压。
4.根据权利要求2所述的医疗装置，还包括电荷泵，该电荷泵构造为，有助于将所述稳定电压增加到大于由所述电池提供的电源电压的电压。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的医疗装置，其中，所述第一电极和第二电极联接到输入部件，并且所述稳压器构造为向所述输入部件供电。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的医疗装置，其中，所述第一电极和第二电极联接到输入部件，并且还包括附加稳压器，所述附加稳压器构造为向所述输入部件供电。
7.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，所述操作电路构造为，响应于确定所述医疗装置处于激活模式中将所述稳定电压驱动到所述外壳上。
8.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，所述操作电路构造为，以基于电池放电状态选择的水平来驱动所述稳定电压。
9.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，所述稳定电压为正。
10.一种制造医疗装置的方法，包括：
提供外壳，其中，所述外壳的至少一部分用作第一电极；
将头部联接到所述外壳上；
将第二电极设置在所述头部中；
提供芯组件，该芯组件包括封闭在芯组件壳体内的操作电路，其中，所述外壳包括所述芯组件壳体；
将电池组件联接到所述芯组件，所述电池组件包括封闭在电池壳体内的电池，其中所述电池包括正极电池端子和负极电池端子；以及
将所述外壳短接到所述正极电池端子，
其中，所述外壳还包括所述电池壳体，
其中，电容器电联接在所述负极电池端子和所述外壳之间，
其中，所述操作电路构造为将稳定电压驱动到所述外壳上。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括提供设置在所述电池和所述外壳之间的稳压器，所述稳压器构造为将所述稳定电压驱动到所述外壳上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述稳压器构造为通过降低由所述电池提供的电源电压来产生所述稳定电压。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，还包括将所述第一电极和第二电极联接到输入部件，并且所述稳压器构造为向所述输入部件供电。
14.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，还包括将所述第一电极和第二电极联接到输入部件，并且还包括提供附加稳压器，其中，所述附加稳压器构造为向所述输入部件供电。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，操作电路构造为，响应于确定所述装置处于激活模式中将所述稳定电压驱动到所述外壳上。
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