TWI389716B - 醫療裝置 - Google Patents

Description

醫療裝置

本發明涉及醫療裝置，尤其涉及用於諸如心律調整器之類的醫療裝置的電力分配系統。

心律調整器(pacemaker)系統一般包括控制器、電池、脈衝生成器和一個或多個引線。脈衝生成器為心臟產生節律脈衝(pacing pulses)。引線將脈衝輸送到心臟並感測心臟的收縮。與心律調整器系統相分離的程式化模組(programming module)可被醫生用來在心律調整器系統已被安裝在患者體內之後更改心律調整器系統的操作。

一些心律調整器系統根據需要來操作。換言之，心律調整器系統處於備用狀態，直到上部心臟和下部心臟的自然心率降到預定心率以下。當發生這種情況時，心律調整器系統發送出節律脈衝以確保心臟收縮並抽吸血液。

電池、控制器和脈衝生成器可以被封裝在密封的外殼中。引線一般從密封外殼延伸出來，並且具有連接在患者心腔內的末端。引線一般還被用來攜帶來自心臟的回饋信號。利用此回饋信號，控制器能夠監視心臟的活動，並且適當地觸發脈衝生成器。電池可以被密封在外殼內或心律調整器系統的另一元件內。當電池中存儲的能量降低到低於閾值時，一般會去除外殼和/或其他元件並且更換電池。可以意識到，更換電池要求患者經歷額外的手術。

引線一般包括從外殼中的脈衝生成器藉著靜脈延伸到一個或多個心腔中的絕緣包線。心律調整器系統藉著感測由脈衝生成器藉著引線接收到的電信號來監視心臟。接收到的信號提供關於心腔收縮的資訊。該資訊一般足以供控制器判定何時需要脈衝。

對於單心腔和雙心腔應用，都存在心律調整器系統。單心腔心律調整器系統通常採用單條引線來將信號傳送到和傳送出一個心腔。一般，引線連接到右心房或右心室。對於有竇房(sinoatrial,SA)節點的患者，通常會選擇這類心律調整器，其中SA節點很慢地發送出信號，但是其到下心臟的電通道是處於良好狀態的。

雙心腔心律調整器通常包括兩條引線。一條引線位於右心房中，另一條引線位於右心室中。這類心律調整器系統可以監視心腔中的任何一個或兩者，並將脈衝輸送到心腔中的任何一個或兩者。當SA節點信號太慢並且電通道部分或完全阻塞時，一般選擇雙心腔心律調整器系統。

還可以使用自適應心率心律調整器。自適應心率心律調整器一般包括監視身體對血流的需求的額外的感測器。藉著監視該資訊，心律調整器可以增大和/或減小節律速度，以便在心臟的自然心率沒有增大到足以滿足更大程度的活動的時進行校正。

本發明的第一方面提供了一種醫療裝置。該醫療裝置包括：P個脈衝生成器，其選擇性地生成脈衝以便發送到患者；包括N個電池的電力分配系統；M個控制模組，其選擇性地控制所述脈衝；以及L個開關模組，其選擇性地連接所述P個脈衝生成器中被選擇的一個、所述N個電池中至少被選擇的一個以及所述M個控制模組中被選擇的一個，其中P、M、N和L是大於1的整數。

在該醫療裝置中，所述M個控制模組監視可以由所述N個電池提供的電流，並基於其選擇性地控制所述L個開關模組。

該醫療裝置還可以包括N個保護模組，其選擇性地改變由所述N個電池中的所述至少被選擇的一個所提供的電流。

該醫療裝置還可以包括N個保護模組，其選擇性地限制由所述N個電池中的所述至少被選擇的一個所提供的電流。

在該醫療裝置中，所述L個開關模組可以包括選擇性地將所述N個電池連接到公共節點的第一開關模組，以及選擇性地將所述公共節點連接到所述P個脈衝生成器和所述M個控制模組的第二開關模組。

該醫療裝置可以包括心律調整器系統，所述脈衝包括心臟節律脈衝。

該醫療裝置還可以包括：引線；以及第三開關模組，其選擇性地將所述P個脈衝生成器中的所述被選擇的一個連接到所述引線。

在該醫療裝置中，所述N個保護模組中的每一個可以包括電流限制模組。所述電流限制模組可以包括並聯連接的X個電晶體，其中X是大於1的整數，並且其中所述X個電晶體的控制端子可以與所述M個控制模組中的至少一個進行通信。所述電流限制模組可以包括：電阻元件；以及開關模組，其與所述電阻元件並聯連接，並且被所述控制模組選擇性地控制。所述電阻元件可以包括可變電阻元件，並且其中所述控制模組可以選擇性地改變所述可變電阻元件的電阻。

本發明的第二方面提供了另一種醫療裝置。該醫療裝置包括：脈衝生成器，其選擇性地生成脈衝；控制模組，其選擇性地控制所述脈衝；以及電力分配系統，其向所述醫療裝置提供電力並且包括：N個電池，其中N是大於1的整數；公共節點；以及N個保護模組，其與所述控制模組進行通信，基於來自所述控制模組的控制信號選擇性地將所述N個電池中相對應的一個連接到所述公共節點，並且監視由所述N個電池中所述相對應的一個所提供的電流；其中所述控制模組基於所述電流生成所述各自的控制信號。

該醫療裝置還可以包括第一開關模組，其選擇性地將所述公共節點連接到所述脈衝生成器和所述控制模組。

在該醫療裝置可以包括心律調整器系統，所述脈衝可以包括心臟節律脈衝。

在該醫療裝置中，所述控制模組可以包括M個控制模組，並且所述醫療裝置還可以包括第一開關模組，其選擇性地將所述M個控制模組中的一個連接到所述脈衝生成器，其中M是大於1的整數。所述第一開關模組還可選擇性地將所述M個控制模組中的所述的一個連接到所述N個保護模組中的一個。

在該醫療裝置中，所述脈衝生成器可以包括P個脈衝生成器，並且所述醫療裝置還可以包括第二開關模組，其選擇性地將所述P個脈衝生成器中的一個連接到所述M個控制模組中的所述的一個，其中P是大於1的整數。

該醫療裝置還可以包括：引線；以及第三開關模組，其選擇性地將所述P個脈衝生成器中的所述的一個連接到所述引線。

在該醫療裝置中，所述第一開關模組可以包括冗餘開關模組。

在該醫療裝置中，所述N個保護模組中的每一個可以包括電流限制模組。所述電流限制模組可以包括並聯連接的X個電晶體，其中X是大於1的整數，並且其中所述X個電晶體的控制端子與所述控制模組進行通信。所述電流限制模組可以包括：電阻元件；以及開關，其與所述電阻元件並聯連接，並且被所述控制模組選擇性地控制。所述電阻元件可以包括可變電阻元件，並且其中所述控制模組可以選擇性地改變所述可變電阻元件的電阻。

本發明的其他應用領域將從以下提供的詳細描述中顯現出來。應當理解，詳細描述和特定示例雖然指顯示出了本發明的優選實施例，但只是用來說明的，而不是用來限制本發明的範圍的。

以下對優選實施例的描述只是示例性的，而並不是想要限制本發明、其應用或使用。為了清晰起見，在附圖中將使用相同的標號來標識類似的元件。這裏所使用的術語模組和/或設備是指專用積體電路(ASIC)、電子電路、執行一個或多個軟體或固件程式的處理器(共用的、專用的或群組的)和記憶體、組合邏輯電路和/或提供所描述的功能的其他適當元件。雖然將結合膝上型電腦和/或膝上型負載來描述本發明，但是本發明適用於任何移動數位計算設備和/或移動計算設備負載。這裏所使用的術語移動計算設備是指這樣的數位設備，這種設備至少包括一個積體電路，並且能夠由諸如電池或其他攜帶型電力存儲設備之類的移動電源供電。移動計算設備的示例包括但不限於膝上型電腦、MP3播放器、個人數位助理(PDA)等等。

現參考圖1A、1B和1C，根據習知技術的諸如膝上型電腦10這樣的移動計算設備包括一個或多個負載12和為負載12供電的電池組(battery pack,BP)14，所述負載12例如是膝上型負載。電池組14包括串聯連接的電池。電池組14充當膝上型負載12的集中能量源。換言之，電池組14藉著導體16和/或18向膝上型負載12提供電流和電壓。導體16或18之一可以連接到參考電勢，例如地。在圖1B中，電池組14包括串聯連接的電池20－1、20－2、…和20－X(統稱為電池20)，其中X大於1。在傳統電池組設計中，電池20是串聯連接的，以增大電壓並減小電流。

膝上型電腦10可以包括DC/DC轉換器22，如圖1C所示。DC/DC轉換器22經由導體24和/或26與電池組14進行通信。膝上型負載12經由導體28和/或30與DC/DC轉換器22進行通信。導體中的一個或多個可以連接到參考電勢，例如地。這樣，DC/DC轉換器22接收來自電池組14的第一電壓電平，並向膝上型負載12輸出第二電壓電平。例如，電池組14可以輸出諸如12V的電池組電壓。DC/DC轉換器22將電池組電壓轉換成較低的電壓電平，例如1V供電電壓，以供膝上型負載12使用。換言之，在本示例中，DC/DC轉換器22是具有12：1轉換比率的降壓轉換器。如上所述，高轉換比率往往具有相對高的轉換損耗。增大電池組電壓會減小與寄生分佈電壓相關聯的能量損耗，其代價是會由於轉換效率低下而增大損耗。

現參考圖2A，根據本發明的用於移動計算設備的電力分配系統40包括一個或多個分散式負載中心42－1、42－2、…和42－M(統稱為負載中心或負載42)。負載中心42中的每一個包括一個或多個負載。諸如電池44－1、44－2、…和44－M(統稱為電池44)之類的一個或多個分散式電源與負載42並聯連接。換言之，電池44－1直接連接到負載42－1，並向其提供電力。電池44－2直接連接到負載42－2，並向其提供電力。電池44－M向負載42－M提供電力。負載中心42可以包括多個負載。換言之，電池44和負載42的數目不需要相等。

電池44的並聯分散式佈置允許以最優方式將電力分配給負載。例如，典型的膝上型電腦子系統包括諸如半導體負載和其他類型的負載之類的物理上分散在整個膝上型電腦中的負載。在本發明中，每個負載42可以從具有最優位置的電池44接收電力。相反，負載12(如圖1A和1C所示)從位於中央的單個電池組14接收電力。

負載42的電流要求可能是不平衡的。例如，負載42－1可能要求比負載42－2更多的電流。為了防止不均勻的電力消耗，在一種實施方式中電力分配系統40包括一個或多個端子連接46和48。端子連接46和48可以是分別短接負載中心42和/或電池44的第一端子和第二端子的任何適當的導電材料。換言之，第一電池的第一端子被連接到電池組中的其他電池的第一端子。對於第二端子使用類似的方法。例如，端子連接46和48可以包括但不限於連接到印刷電路板(PCB)電源線/面(PT/P)和/或地線/面(GT/P)的導電線和/或金屬加強構件。

現參考圖2B，示例性電力分配系統50包括中央處理單元(CPU)負載52、記憶體負載54和圖形處理單元(GPU)負載56。CPU負載52、記憶體負載54和GPU負載56可能具有不同的電流要求。端子連接46和48允許不同的負載從一個或多個電池44接收電力。

現參考圖3A，其中顯示出了根據本發明的第一示例性實施方式的膝上型電腦60。膝上型電腦60包括按並聯分佈佈置連接的負載62和電池64。電池64被結合在電池組66中。電池64藉著電池組66和負載62之間的多個相應連接向負載62提供電力。電池64連接在電池組66內(如圖2A和2B所示)。

雖然電池組66被示為位於膝上型電腦60內，但是本領域的技術人員可以意識到，電池組66可以位於膝上型電腦60外部。此外，膝上型電腦60可以包括多個電池組66，其中每一個包括並聯連接的多個電池，如上所述。例如，膝上型電腦60可以包括物理上位於膝上型電腦60的相反側的電池組66。

負載62和電池64的並聯分佈佈置對於電池組66的製造是有利的。與負載串聯連接的電池組一般包括多個串聯連接的電池。一個或多個的電池可以具有比電池組中的其他電池更小的容量。在這種佈置中，容量較小(即較弱)的電池可以在容量較大(即較強)的電池放電時自行反向充電。結果，容量較小的電池受到損害，因而減小了電池組的整體容量。每個電池必須被充電和放電，以確定實際存儲能量並且避免在電池組內包括具有不相等的容量的電池。

本發明的並聯分佈佈置消除了與平衡電池容量相關聯的製造時間和成本。在並聯電池組配置中，電流自然地從電池組分配到負載62。較強的電池將比同一電池組內的較弱的電池提供更多電流，而不需要對較弱的電池反向充電。結果，整體電池組壽命將會增大，並且電池組的最大容量被更有效的使用。例如，電池64中的一個或多個可以被放電到最小電壓規格，以充分利用電池組的能量，並且反向充電不會發生。類似地，並聯分佈佈置提供了更大的可靠性。當電池64之一隨著時間過去而變弱時，較強的電池能夠補充或替代較弱的電池的能量輸出。因此，電池組的整體容量不會嚴重減小。

現參考圖3B，電池組66可以結合短路檢測模組67，該模組在存在短路狀況時隔離電池64。換言之，短路檢測模組67監視電池組，以確定電池的端子是否被短接以及/或者電池的第一端子是否被短接到另一電池的第二端子。短路檢測模組67可以選擇性地更改開關或接觸器69的位置，以隔離電池。

膝上型電腦60可以包括一個或多個DC/DC轉換器70，如圖3C所示。正如以上參考圖1C所述，DC/DC轉換器70將電池64的較高的電壓轉換成適合於負載62的較低的電壓。但是，由於膝上型電腦60的並聯分佈佈置，DC/DC轉換器70的轉換比率減小了。例如，DC/DC轉換器70可以具有小於4：1的轉換比率。在其他實施方式中，轉換比率小於或等於3：1、2：1和/或1：1。此外，DC/DC轉換器中的每一個可以具有不同的轉換比率。這樣，提高了膝上型電腦60的整體效率。

膝上型電腦60的某些半導體負載可能要求較高的工作頻率。例如，在大約1 MHz的工作頻率下，比起利用低頻DC/DC轉換器工作的相當的元件，外部被動元件(external passive component)更小且更便宜。在並聯分佈佈置中，DC/DC轉換器70可以在不同頻率下工作。結果，DC/DC轉換器70之一可以在較高的頻率(例如1 MHz到4 MHz之間)下工作。

現參考圖3D，膝上型電腦60可以包括並聯佈置的不同大小的電池，以進一步利用此特徵。例如，小外形參數膝上型電腦可以使裝配電池和/或各具有一個或多個電池的電池組的可用區域達到最大。在一種實施方式中，膝上型電腦60可以包括具有第一組尺寸和/或形狀的第一電池組66－1、具有第二組尺寸和/或形狀的第二電池組66－2和具有第n組尺寸和/或形狀的第n電池組66－N。電池組被佈置成鄰近其主負載62。電池組中的每一個包括一個或多個電池。電池組連接在一起和/或連接到地，以允許如上所述的負載共用。在另一種實施方式中，膝上型電腦60可以包括具有不規則大小和/或形狀的電池和/或電池組。

在另一種實施方式中，膝上型電腦60可以包括用於電池和/或電池組的多個安裝位置，以允許靈活的電池組放置。例如，第一電池組可以被安裝在膝上型電腦60的頂側，第二電池組可以被安裝在膝上型電腦60的底側。或者，多個電池組可以沿膝上型電腦60的邊緣安裝以及/或者安裝在膝上型電腦60的角落。

現參考圖4A和圖5A，膝上型電腦80可以包括主機板82。在該實施方式中，電池之間的並聯連接(如上所述)被結合在主機板82上。例如，端子短接連接可以包括連接導體84和86，如圖4A所示。或者，端子短接連接可以包括連接到主機板82的PT/P和/或GT/P的金屬加強構件88。現參考圖4B和5B，膝上型電腦80可以包括前述實施方式中所述的一個或多個DC/DC轉換器70。

現參考圖6、7和8，膝上型電腦90還可以包括降壓DC/DC轉換器92和升壓DC/DC轉換器94。膝上型電腦中的半導體設備可以具有相對較低的電壓要求。但是，某些半導體設備可能要求較高的電壓。例如，膝上型電腦90可以包括第一負載96和第二負載98。第一負載96可能要求第一電壓，例如1V。第二負載98可能要求大於第一電壓的第二電壓，例如5V。如果電池提供小於5V但大於1V的電池電壓輸出，則可以使用升壓和降壓轉換器。在本實施方式中，升壓DC/DC轉換器94將電池組66的電壓提升到適合於負載98的電壓。

在另一種實施方式中，膝上型電腦100可以包括具有多於一個電壓要求的一個或多個週邊設備102(例如硬碟機(HDD)或DVD光碟機)，如圖9所示。例如，對於諸如電動機104這樣的機械元件，週邊設備102可以要求為5V的第一電壓。對於另一個電子元件106，週邊設備102可以要求較低的第二電壓。在本發明中，電子元件106可能能夠在某個供電電壓範圍內工作。例如，電子元件106可以依靠來自單個LiOn電池源或5V的供電電壓的電力工作。在傳統的工作在串聯佈置的5V下的系統中，電子元件106以及機械元件104工作在5V下。

但是，週邊設備102也可以工作在膝上型電腦100的並聯分佈佈置中。這樣，膝上型電腦100包括向機械元件104提供5V的升壓DC/DC轉換器108。不需要第二升壓DC/DC轉換器以用於電子元件106。換言之，電子元件106被配置成在較低的供電電壓下工作以及在5V下工作，這就消除了對額外的升壓DC/DC轉換器的需要。

現參考圖10－12，膝上型電腦110根據兩級DC/DC轉換過程將電池電壓轉換成5V供電電壓。在一些實施方式中，電池是鋰離子電池，但是也可使用其他類型的電池。膝上型電腦110包括DC/DC轉換器112、降壓DC/DC轉換器114和1：n升壓DC/DC轉換器116。根據負載118的電壓要求，DC/DC轉換器112可以是降壓或升壓轉換器。如前述實施方式所述，DC/DC轉換器112轉換電池120的電壓。

對於某些高電流應用，升壓轉換器的使用可能不那麽符合需要。例如，電池124的電壓可能在2.7V到4.2V之間。降壓DC/DC轉換器114首先將電池124的電壓轉換成較低的電壓。例如，降壓DC/DC轉換器114將電池124的電壓轉換成2.5V。升壓DC/DC轉換器116隨後將較低的電壓轉換成適合於負載122的較高的電壓。例如，升壓DC/DC轉換器116具有1：2的轉換比率，並且將降壓DC/DC轉換器114的輸出轉換成5V。對於更高的電壓要求，升壓DC/DC轉換器116可以根據需要具有1：n的轉換比率。

本領域的技術人員現在可以從以上描述中意識到，本發明的廣泛教導可以以多種形式來實現。本發明可以結合採取並聯電池分佈的其他已知的電池組和/或電源配置。例如，電源或電池組可以根據這裏所述的實施方式中的任何一種利用通用串列匯流排(USB)技術實現並聯電池分佈。

現參考圖13，其中顯示出了具有負載的示例性移動計算設備200。移動計算設備200包括中央處理單元(CPU)204、記憶體208(例如隨機存取記憶體、唯讀記憶體和/或其他適合的電子存儲裝置)以及輸入/輸出(I/O)介面210。設備200還可以包括圖形處理單元(GPU)212。移動計算設備200可以包括一個或多個週邊設備，例如DVD光碟機214，其包括一個或多個電動機218和控制裝置220。另外的週邊設備可以包括硬碟機(HDD)224，其可以包括一個或多個電動機228和控制模組230。設備200可以包括音頻輸出232，例如音頻輸出塞孔或揚聲器。設備可以包括顯示器234、輸入236、盤驅動器240和/或無線局域網介面242。輸入236可以包括音頻輸入、麥克風、鍵盤、按鈕、觸摸板和/或其他輸入。設備200的元件可以被分組成一個或多個分散式負載中心，並且按上述方式被供電。

現參考圖14，其中顯示出了根據習知技術的失配的電池中的電流浪湧。電路240包括第一電池244和第二電池248。電池244和248並聯連接並且為一個或多個負載250供電。可以意識到，如果第一電池244是新的和/或完全充電中的電池，第二電池248是舊的、有缺陷的和/或完全放電的電池，則流到第二電池248的電流可能太高，並且會導致損害和/或其他危害。

現參考圖15，移動計算設備300根據本發明包括分配式電源302和電流感測和保護模組。設備300包括電池304－1、304－2、304－3和304－4(統稱為電池304)，它們主要分別為負載306－1、306－2、306－3和306－4(統稱為負載306)供電。感測和保護模組310－1、310－2、310－3和310－4(統稱為感測和保護模組310)分別連接到電池304－1、304－2、304－3和304－4。感測和保護模組310－1、310－2、310－3和310－4以任何適當的方式感測流經電池304－1、304－2、304－3和304－4的電流，並且限制電流，如下所述。控制模組320與感測和保護模組310進行通信時，可接收感測到的電流信號並生成一個或多個控制信號，以控制流經電池304的電流。雖然顯示出了四個電池/負載/感測和保護模組對，但是在特定實施方式中也可以使用更多的和/或更少的對。

現參考圖16A，其中顯示出了電流保護模組330。電流保護模組330包括多個電晶體330－1、330－2、330－3、…和330－N。當流經各個電池的電流足夠低時，電晶體330被導通。當電流超過閾值時，電晶體330被調節和/或關斷，以調整每個電晶體330提供的電阻R_{D S} 。電晶體中的一些可以選擇性地被導通，而其他的被關斷。雖然顯示出了並聯佈置，但是也可以使用串聯佈置。

現參考圖16B，另一個電流保護電路340包括電阻342和並聯連接的開關344。開關344通常為閉合。當經過相對應的電池的電流增大到超過關值時，開關344被斷開，以藉著增加電阻342來增大串聯電阻。結果，流經電池的電流減小。

現參考圖16C，其中顯示出了另一個電流保護電路350，其包括可變電阻352和並聯連接的開關354。開關354通常閉合。當經過電池的電流增大到超過閾值時，開關被斷開，以藉著增加可變電阻352來增大串聯電阻。所提供的電阻可以被控制模組320所調整。結果，流經電池的電流減小。

在一些實施方式中，電池可以是單芯電池。可以使用電阻器、電晶體或其他適當元件來實現電阻。可以使用電晶體或其他適當元件來實現開關。

現參考圖17，其中顯示出了諸如心律調整器系統400這樣的醫療裝置。心律調整器系統400是完全冗餘(redundant)的。換言之，損壞的或低電量的電池可以可靠地與良好的或充電中的電池隔離開來。損壞的或無法工作的電路(例如控制模組或脈衝生成器)可以可靠地與良好的或可工作的電路隔離開來。所選擇的控制模組和/或脈衝生成器的輸出可以可靠地組合，以允許冗餘性。結果，可以提高心律調整器系統400的可靠性。

心律調整器系統400包括脈衝生成器404A和404B(統稱為脈衝生成器404)、開關模組405－1、405－2、…、405－6(統稱為開關模組405)和控制模組408A和408B(統稱為控制模組408)。一個或多個引線412將所選擇的脈衝生成器404連接到患者的心臟414。密封外殼424可以用來容納醫療裝置的元件。脈衝生成器404和控制模組408可以被集成到一個或多個組合模組中。此外，開關模組405、控制模組408和/或脈衝生成器404可以被組合到一個或多個積體電路中。

控制模組408中被選擇的一個控制第一開關模組405－1，該開關模組選擇脈衝生成器404之一的輸出。然後所選擇的脈衝生成器404被開關模組405－1連接到引線412。脈衝生成器404接收並處理由患者心臟414所生成的信號，並按照控制模組408中被選擇的那個的指導選擇性地將心臟節律脈衝輸送到心臟414。

第二開關模組405－2將開關和保護模組430－1、430－2、…430－K(統稱為開關和保護模組430)之一連接到控制模組408中的一個或多個。當檢測到控制模組408之一或脈衝生成器404之一的問題時，開關模組405－2和開關模組405－1分別可以被促動，以選擇其他脈衝生成器404或控制模組408。

電力分配系統420包括可以並聯連接的多個電池450－1、450－2、…和450－K(統稱為電池450)。電力分配系統420進一步包含開關和保護模組430。每個開關和保護模組430經由第二開關模組405－2與控制模組408中的一個或多個進行通信，並且選擇性地將電池450中的一個或多個連接到公共的電壓幹線或節點456。公共電壓幹線456向開關模組405－3、405－4、405－5和405－6提供電力，這些開關模組分別選擇性地向心律調整器系統400的脈衝生成器404A和404B以及控制模組408A和408B提供電力。

開關和保護模組430可以感測流自各個電池450的電流和/或各個電池450兩端的電壓。該電流和/或電壓資訊被傳達給控制模組408。控制模組408指導開關和保護模組430根據需要連接和/或斷開各個電池450。控制模組408還可以指導開關和保護模組430利用以上結合圖16A－16C描述的方法主動調節流自電池450的電流。

控制模組408可以測試電池450之一，以確保在將其切換到公共電壓幹線456上之前充分充電。控制模組408可以測量、計算和存儲每個電池的充電狀態。充電狀態可以基於開路電壓、負載測試(例如順序連接和測量高電阻和低電阻虛假負載)和/或其他適當的方法。

控制模組408根據需要選擇性地將各個電池450連接到公共電壓幹線456。在一些實施方式中，單個電池450被連接，直到其預留的電力降低到閾值之下。當所選擇的電池450無法提供充分的電力時，控制模組408則斷開電池450並且同時連接另一電池。可以提供電容性和/或電感性電路和/或濾波器，以便在切換到另一電池期間暫時為設備供電。在其他實施方式中，同一時刻可以有不止一個電池450活動的，然後控制模組408可以將總功率和/或總電流調整和/或限制到預定級別。

心律調整器系統400中提供額外電池450的能力增大了心律調整器系統400的壽命。冗餘性還提供了可靠性並增大了電池壽命。結果，心律調整器系統400可以更長時間地在患者體內工作。當使用多個電池450時，開關和保護模組430藉著限制過大電流而提供額外的安全性。控制模組408A和408B可以被連接在一起，並交換資訊。例如，兩者都可以始終保持活動的。一個可以充當活動的處理器，另一個可以充當監督處理器。監督處理器可以發送預定資料到活動的處理器，並檢查返回的資料以診斷活動的處理器的工作性。如果活動的處理器未正確地回應，則監督處理器和/或另一控制模組可以變成活動的處理器。

現參考圖18，其中顯示出了備選心律調整器系統500，其包括按備選配置佈置的脈衝生成器模組404、開關模組405、控制模組408、引線412、電力分配系統504和密封外殼424。第一開關模組405－3選擇脈衝生成器404之一。被選擇的脈衝生成器404連接到引線412。脈衝生成器404接收和處理由患者心臟414生成的信號，並按照控制模組408的指導選擇性地將脈衝輸送到心臟414。

控制模組408A和408B連接到開關模組405、保護模組520A和520B(統稱為保護模組520)和/或脈衝生成器404，如圖18中的“S”、“P”和“PG”概括所示。保護模組520A和520B被開關模組405－1、405－2、405－4和405－5連接到脈衝生成器404A和404B以及控制模組408A和408B。當檢測到控制模組408之一或脈衝生成器404之一的問題時，開關模組405可以被調整為選擇另一個脈衝生成器404或控制模組408。

電力分配系統504包括多個電池450和開關模組510。電池450各自被相對應的開關模組510－1A、510－2A、…和510－KA連接到第一保護模組520A。此外，電池450各自被相對應的開關模組510－1B、510－2B、…和510－KB連接到第二保護模組520B。

保護模組520向心律調整器系統500提供電力。由於兩個保護模組520都連接到所選擇的控制模組408，因此如果一個保護模組520發生故障，則可以使用另一個。如果開關模組510之一發生故障，則可以使用另一個保護模組520。此外，如果例如開關模組510－1A和510－2B都發生故障，則可以使用保護模組520，以允許存取兩個電池450－1和450－2。

控制模組408可以選擇性地監視流經開關模組510和/或保護模組520的電流，以確保何時選擇性地連接和/或斷開電池450。控制模組408還可以利用保護模組450選擇性地限制流自電池450的電流，其方式可以與以上參考圖16A－16C所描述的方式類似。

在另一種實施方式中，每個電池450可以具有測量模組(未顯示出)，該測量模組測量各個電池450的電流和/或電壓。該資訊可以被發送到控制模組408。每個電池450還可以具有相關聯的保護模組(保護模組520的個體版本)，以個別地限制其電流。圖18中的控制模組408還可以工作在監督處理模式下，如上所述。

現參考圖19A－19C，其中顯示出了示例性冗餘開關模組510、510’和510”。在圖19A中，冗餘開關模組510包括串聯連接的第一和第二開關模組511－1和511－2。在圖19B中，冗餘開關模組510’包括F乘G的開關模組陣列560，其中F和G是大於1的整數。例如，F和G可以等於2。F個開關模組560－1－x、560－2－x、…和560－F－x彼此串聯連接。這對於從1到G的每個x都成立。G組F個開關模組彼此並聯連接。這種內置的冗餘性提高了可靠性。在圖19C中，組合了N個開關模組510以提供多行開關模組510”。雖然顯示出了開關模組的特定示例，但是開關模組也可以包括以任何適當配置連接的一個或多個開關。

現參考圖20和21，其中顯示出了諸如心律調整器系統600這樣的醫療裝置。完全冗餘的心律調整器系統600包括電池602－1、602－2、…和602－C(統稱為電池602)、脈衝生成器604－1、604－2、…和604－D(統稱為脈衝生成器604)、控制模組608－1、608－2、…和608－E(統稱為控制模組608)、開關模組610－1、610－2、…和610－F以及連接到患者的心臟614的一個或多個引線612。

當電池602之一發生故障時，可以利用開關模組610連接電池602中的另一個。當脈衝生成器604或控制模組608之一發生故障時，可以利用開關模組610連接控制模組608和/或脈衝生成器604中的另一個。利用額外的開關模組610－1、610－2、…和610－G，可以添加更高程度的冗餘性，如圖21所示。

可以意識到，控制模組、脈衝生成器、電池和開關模組的數目可以根據特定應用而變化。

雖然已經聯繫了本發明的特定示例描述了本發明，但是本發明的真實範圍不應當限於此，這是因為本領域的技術人員在研究附圖、說明書和所附權利要求書以後可以清楚看出其他修改。

10、60、80、90、100、110．．．膝上型電腦

12、62、96、98、118、122、250．．．負載

14、66．．．電池組

16、18、24、26、28、30．．．導體

20(20－1、20－2.....20－X)、64、120、124．．．電池

22、70、92、112．．．DC/DC轉換器

67．．．短路檢測模組

69．．．接觸器

82．．．主機板

84、86．．．連接導體

88．．．PT/P或GT/P的金屬加強構件

94、108．．．升壓DC/DC轉換器

102．．．週邊設備

104．．．機械元件

106．．．電子元件

114．．．降壓DC/DC轉換器

116．．．1：n升壓DC/DC轉換器

40、50．．．電力分配系統

42(42－1、42－2.....42－M)．．．負載中心

44(44－1、44－2.....44－M)、244、248．．．電池

46、48．．．端子連接

52．．．中央處理單元(CPU)負載

54、208．．．記憶體

56．．．圖形處理單元(GPU)負載

200、300．．．移動計算設備

204．．．中央處理單元(CPU)

210．．．輸入/輸出(I/O)介面

212．．．圖形處理單元(GPU)

214．．．DVD光碟機

218、228．．．電動機

220．．．控制裝置

224．．．硬碟機(HDD)

230、320．．．控制模組

232．．．音頻輸出

234．．．顯示器

236．．．輸入

240．．．盤驅動器/電路

242．．．無線局域網介面

250、306(306－1、306－2、306－3、306－4)．．．負載

302．．．分配式電源

304(304－1、304－2、304－3、304－4)．．．電池

310(310－1、310－2、310－3、310－4)．．．感測和保護模組

330．．．電流保護模組

330－1、330－2、330－3.....330－N．．．電晶體

340．．．電流保護電路

342．．．電阻

344、354．．．開關

352．．．可變電阻

400、500、600．．．心律調整器系統

404(404A和404B)、604(604－1、604－2、…和604－D)．．．脈衝生成器

405(405－1、405－2、…、405－6)、610(610－1、610－2、…和610－F)．．．開關模組

408(408A和408B)、608(608－1、608－2、…和608－E)．．．控制模組

412、612．．．引線

414、614．．．心臟

420、504．．．電力分配系統

424．．．密封外殼

430(430－1、430－2、…430－K) ．．．開關和保護模組

450(450－1、450－2、…和450－K)、602(602－1、602－2、…和602－C)．．．電池

456．．．公共的電壓幹線或節點

510、510－1A、510－2A、…和510－KA．．．開關模組

510－1B、510－2B、…和510－KB、511－1和511－2．．．開關模組

520(520A和520B)．．．保護模組

510、510’、510”．．．開關模組

560．．．開關模組陣列

560－1－x、...560－F－x．．．開關模組

圖1A是根據習知技術的包括具有串聯連接的電池的電池組的膝上型電腦的功能框圖；圖1B是根據習知技術的串聯連接的多個電池的功能框圖；圖1C是根據習知技術的包括DC/DC轉換器和電池組的膝上型電腦的功能框圖；圖2A是根據本發明的電池組和膝上型電腦負載的並聯電池佈置的示意圖；圖2B是根據本發明一個實施方式的中央處理單元(CPU)、記憶體和圖形處理單元(GPU)負載的並聯電池佈置的示意圖；圖3A是根據本發明的包括並聯連接的電池端子的並聯電池佈置的功能框圖；圖3B顯示出具有短路檢測模組的圖3A的電池；圖3C是根據本發明的包括並聯連接的電池端子和DC/DC轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖3D顯示出移動計算設備中具有不同尺寸的電池組的佈置；圖4A是根據本發明的結合主機板上的端子連接導體的並聯電池佈置的功能框圖；圖4B是根據本發明的結合主機板上的端子連接導體和DC/DC轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖5A是根據本發明的結合主機板上的到地和電源面的短路金屬加強構件的並聯電池佈置的功能框圖；圖5B是根據本發明的結合主機板上的到地和電源面的短路金屬加強構件和DC/DC轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖6是根據本發明的包括DC/DC轉換器和升壓轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖7是根據本發明的包括DC/DC轉換器和升壓轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖8是根據本發明的包括DC/DC轉換器和升壓轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖9是包括週邊設備和升壓轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖10是根據本發明的包括單級和兩級轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖11是根據本發明的包括單級和兩級轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖12是根據本發明的包括單級和兩級轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖13是具有負載的示例性移動計算設備的功能框圖；圖14是根據習知技術在失配的電池中的電流浪湧；圖15是根據本發明的包括分散式電源和電流感測和保護模組的移動計算設備的功能框圖；圖16A是電流保護模組的示例性電氣示意圖；圖16B是另一個電流保護模組的示例性電氣示意圖；圖16C是活動的電流保護模組的示例性電氣示意圖。

圖17是用於諸如心律調整器系統這樣的醫療裝置的電力輸送系統的功能框圖；圖18是用於諸如心律調整器系統這樣的醫療裝置的備選電力輸送系統的功能框圖；圖19A－19C是示例性開關模組的功能框圖；圖20是用於醫療裝置的備選電力輸送系統的功能框圖；圖21是用於醫療裝置的備選電力輸送系統的功能框圖。

400．．．心律調整器系統

404(404A和404B)．．．脈衝生成器

405(405－1、405－2、…、405－6)．．．開關模組

408(408A和408B)．．．控制模組

412．．．引線

414．．．心臟

420．．．電力分配系統

424．．．密封外殼

430(430－1、430－2、…430－K)．．．開關和保護模組

450(450－1、450－2、…和450－K)．．．電池

456．．．公共的電壓幹線或節點

Claims (22)

1. 一種醫療裝置，包括：P個脈衝生成器，其選擇性地生成發送至患者的脈衝；包括N個電池的電力分配系統；M個控制模組，其選擇性地控制所述脈衝；以及L個開關模組，其選擇性地連接所述P個脈衝生成器中被選擇的一個、所述N個電池中至少被選擇的一個以及所述M個控制模組中被選擇的一個，其中，P、M、N和L是大於1的整數，且所述M個控制模組中之第一控制模組發送預定資料到所述M個控制模組中之第二控制模組，並檢查從所述第二控制模組返回的資料，以診斷所述第二控制模組的工作性。
2. 如申請專利範圍第1項所述的醫療裝置，其中所述M個控制模組監視由所述N個電池提供的電流，並基於其選擇性地控制所述L個開關模組。
3. 如申請專利範圍第1項所述的醫療裝置，其中進一步包含N個保護模組，其選擇性地改變由所述N個電池中的所述至少被選擇的一個所提供的電流。
4. 如申請專利範圍第3項所述的醫療裝置，其中進一步包含N個保護模組，其選擇性地限制由所述N個電池中的所述至少被選擇的一個所提供的電流。
5. 如申請專利範圍第1項所述的醫療裝置，其中所述L個開關模組進一步包括：第一開關模組，其選擇性地將所述N個電池連接到公共節點；以及第二開關模組，其選擇性地將所述公共節點連接到所述P個脈衝生成器和所述M個控制模組。
6. 如申請專利範圍第5項所述的醫療裝置，其中所述醫療裝置包括心律調整器系統，所述脈衝包括心臟節律脈衝。
7. 如申請專利範圍第6項所述的醫療裝置，其中進一步包含：引線；以及第三開關模組，其選擇性地將所述P個脈衝生成器中的所述被選擇的一個連接到所述引線。
8. 如申請專利範圍第3項所述的醫療裝置，其中所述N個保護模組中的每一個包括電流限制模組。
9. 如申請專利範圍第8項所述的醫療裝置，其中所述電流限制模組進一步包括：並聯連接的X個電晶體；其中，X是大於1的整數，且所述X個電晶體的控制端子與所述M個控制模組中的至少一個進行通信。
10. 如申請專利範圍第8項所述的醫療裝置，其中所述電流限制模組包括：電阻元件；以及開關，其與所述電阻元件並聯連接，並且被所述M個控制模組選擇性地控制。
11. 如申請專利範圍第10項所述的醫療裝置，其中所述電阻元件包括可變電阻元件，並且其中所述控制模組選擇性地改變所述可變電阻元件的電阻。
12. 一種醫療裝置，包括：脈衝生成器，其選擇性地生成脈衝；M個控制模組，其選擇性地控制所述脈衝，其中M是大於1的整數；電力分配系統，其向所述醫療裝置提供電力並且包括：N個電池，其中N是大於1的整數；公共節點；以及N個保護模組，其與所述M個控制模組進行通信，且基於來自所述M個控制模組的控制信號，選擇性地將所述N個電池中的第一個從所述的公共節點斷開，並選擇性地將所述N個電池中 的第二個連接到所述公共節點，並且監視由所述N個電池中的每一個所提供的電流，其中，所述M個控制模組基於所述電流生成所述各自的控制信號，且複數個第一開關模組可選擇所述M個控制模組中的一個，並將所述M個控制模組中所選擇之所述一個連接到所述N個保護模組中的一個，而所述N個保護模組係與所述脈衝生成器及所述第一開關模組分離。
13. 如申請專利範圍第12項所述的醫療裝置，其中進一步包含第一開關模組，其選擇性地將所述公共節點連接到所述脈衝生成器和所述控制模組。
14. 如申請專利範圍第12項所述的醫療裝置，其中所述醫療裝置包括心律調整器系統，所述脈衝包括心臟節律脈衝。
15. 如申請專利範圍第12項所述的醫療裝置，其中所述第一開關模組選擇性地將所述M個控制模組中的一個連接到所述脈衝生成器。
16. 如申請專利範圍第15項所述的醫療裝置，其中所述脈衝生成器包括P個脈衝生成器，並且所述醫療裝置進一步包含第二開關模組，其選擇性地將所述P個脈衝生成器中的一個連接到所述M個控制模組中的所述的一個，其中P是大於1的整數。
17. 如申請專利範圍第16項所述的醫療裝置，其中進一步包含：引線；以及第三開關模組，其選擇性地將所述P個脈衝生成器中的所述的一個連接到所述引線。
18. 如申請專利範圍第13項所述的醫療裝置，其中所述第一開關模組包括冗餘開關模組。
19. 如申請專利範圍第12項所述的醫療裝置，其中所述N個保護模組中的每一個包括電流限制模組。
20. 如申請專利範圍第9項所述的醫療裝置，其中所述電流限制模組包括：電阻元件；以及開關，其與所述電阻元件並聯連接，並且被所述M個控制模組選擇性地控制。
21. 如申請專利範圍第20項所述的醫療裝置，其中所述電阻元件包括可變電阻元件，並且所述M個控制模組選擇性地改變所述可變電阻元件的電阻。
22. 如申請專利範圍第1項所述的醫療裝置，其中所述M個控制模組中之所述第一控制模組檢查從所述第二控制模組返回的所述資料，並決定是否所述第二控制模組正確地回應，而當所述第二控制模組未正確地回應時，則所述M個控制模組中除所述第一控制模組以外之另一控制模組可變成活動的處理器。