具有無(wú)線通信模塊的設(shè)備的制作方法

專利名稱：具有無(wú)線通信模塊的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備，尤其是像深腦刺激(DBS)裝置那樣的可植入有源內(nèi)側(cè) (medial)裝置，其包括可再充電能量存儲(chǔ)器和處理模塊，例如無(wú)線通信模塊。而且，本發(fā)明涉及一種用于操作這種電子設(shè)備的方法以及包括這種電子設(shè)備的電子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
具有可再充電能量存儲(chǔ)器且具有用于無(wú)線通信的構(gòu)件的電子裝置在大量各種各樣的設(shè)計(jì)中是已知的并且用于許多不同的應(yīng)用，例如作為移動(dòng)計(jì)算裝置、移動(dòng)電話、游戲控制臺(tái)、遙控器等等。這樣的裝置的重要實(shí)例也見(jiàn)諸醫(yī)療應(yīng)用，例如作為像US6894456B2中所述的裝置那樣的可植入裝置，該文獻(xiàn)涉及具有用于電池的感應(yīng)充電的構(gòu)件的可植入功率模塊。而且，所述功率模塊包括用于經(jīng)由例如射頻(RF)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的構(gòu)件。在這種裝置和類似裝置中，至少在與連續(xù)功耗關(guān)聯(lián)的待機(jī)模式中，無(wú)線電通信構(gòu)件總是活動(dòng)的。待機(jī)的RF 單元的連續(xù)功耗在可再充電可植入醫(yī)療裝置中是有問(wèn)題的，因?yàn)榭捎媚芰坑邢薏⑶译姵刂荒鼙辉俪潆娪邢薜拇螖?shù)。

發(fā)明內(nèi)容
基于該背景，本發(fā)明的目的是提供用于實(shí)現(xiàn)像有源可植入醫(yī)療裝置那樣的電子設(shè)備的改進(jìn)操作的手段，其中特別希望的是降低功耗和/或提高系統(tǒng)的安全性。這個(gè)目的是通過(guò)依照權(quán)利要求1的電子設(shè)備、依照權(quán)利要求13的方法以及依照權(quán)利要求14的電子系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求中公開(kāi)了優(yōu)選的實(shí)施例。依照本發(fā)明第一方面，本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備，其特別地(但非排他性地)可以是像深腦刺激(DBS)裝置那樣的可植入裝置。該設(shè)備應(yīng)當(dāng)可以在“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”下操作， 該模式在下文中限定并且在簡(jiǎn)單的實(shí)施例中可能是設(shè)備的唯一可能的操作模式。所述電子設(shè)備包括以下部件
-可再充電能量存儲(chǔ)器，其典型地由電池或蓄電池實(shí)現(xiàn)，盡管像(超級(jí))電容器那樣的其他可能性也是可能的。-“充電模塊”，其可以呈現(xiàn)“充電狀態(tài)”，其中它經(jīng)由“充電信號(hào)”接收來(lái)自設(shè)備外部的能量(稱為“外部能量”)并且其中它可以將該能量的全部或一些傳輸?shù)角笆瞿芰看鎯?chǔ)器。在大多數(shù)情況下，所提及的到存儲(chǔ)器的能量傳輸將實(shí)際發(fā)生；然而本發(fā)明也包括的是， 在一些情況下，在接收充電信號(hào)之后進(jìn)入充電狀態(tài)，而沒(méi)有接著發(fā)生的能量傳輸。充電模塊典型地將包括模擬和/或數(shù)字電子硬件，并且到存儲(chǔ)器的能量傳輸?shù)湫偷貙⒂呻娏鲗?shí)現(xiàn)。外部能量可以通過(guò)使用例如感性、電容、光學(xué)或RF耦合而傳輸?shù)匠潆娔K。-“處理模塊”，其適于實(shí)現(xiàn)設(shè)備中的某個(gè)預(yù)定任務(wù)，例如管理通信、測(cè)量物理量、 處理數(shù)據(jù)/信號(hào)或者輸送電刺激。該處理模塊可以在“工作狀態(tài)”下操作，在設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)操作模式期間，該工作狀態(tài)僅在充電模塊呈現(xiàn)充電狀態(tài)的情況下才啟用?！肮ぷ鳡顟B(tài)”典型地為處理模塊的特殊和/或增加的活性或警覺(jué)性(alertness)的狀態(tài)。在許多實(shí)施例中，當(dāng)處理模塊不在工作狀態(tài)下時(shí)，它將完全不活動(dòng)(關(guān)斷)。在其他實(shí)施例中，處理模塊可以在離開(kāi)工作狀態(tài)之后在一定程度上保持激活(例如在DBS中的脈沖刺激模塊的情況下)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在所述設(shè)備的一些實(shí)施例中，可能存在必須在實(shí)際進(jìn)入處理模塊的工作狀態(tài)之前滿足的附加要求(除了充電狀態(tài)的存在之外)(即“啟用”工作狀態(tài)并不等價(jià)于實(shí)際進(jìn)入它)。而且，所述電子設(shè)備當(dāng)然可以包括若干可以具有不同工作狀態(tài)的處理模塊。依照本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明涉及一種用于操作電子設(shè)備的方法，該電子設(shè)備包括能量存儲(chǔ)器、充電模塊和處理模塊，其中所述設(shè)備特別地可以是上述種類的設(shè)備。該方法包括在所述設(shè)備處于“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”時(shí)執(zhí)行的以下步驟
-使得充電模塊臨時(shí)地(暫時(shí)地)呈現(xiàn)“充電狀態(tài)”，其中該充電模塊接收外部能量并且可以將這樣的能量傳輸?shù)侥芰看鎯?chǔ)器。-僅在呈現(xiàn)充電狀態(tài)的情況下啟用處理模塊的“工作狀態(tài)”。該方法以通常的形式包括可以利用上述種類的電子設(shè)備執(zhí)行的步驟。因此，欲知該方法的細(xì)節(jié)的更多信息，參見(jiàn)前面的描述。依照本發(fā)明的電子設(shè)備和方法，存在“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”，其中處理模塊至多與充電模塊的活動(dòng)同時(shí)地呈現(xiàn)其特殊“工作狀態(tài)”。換言之，該工作狀態(tài)在標(biāo)準(zhǔn)操作模式期間僅在所述設(shè)備接收充電信號(hào)的同時(shí)才是可能的。這具有以下優(yōu)點(diǎn)處理模塊不需呈現(xiàn)待機(jī)模式， 在待機(jī)模式中它持續(xù)地準(zhǔn)備在有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)；相反地，它可以完全關(guān)斷， 從而導(dǎo)致在設(shè)備再充電的時(shí)間之外處于零功耗。在下文中，將描述與上面描述的電子設(shè)備和方法這兩者有關(guān)的本發(fā)明的各種進(jìn)一步的發(fā)展。當(dāng)處理模塊為或者包括適于在其工作狀態(tài)下提供外部裝置與所述設(shè)備的無(wú)線通信的“通信模塊”時(shí)，實(shí)現(xiàn)了一種實(shí)際中重要的情況。該通信典型地將通過(guò)射頻(RF)信號(hào)發(fā)生，盡管像光或(超)聲那樣的其他模態(tài)也是可以設(shè)想的。與通信模塊的通信將應(yīng)用通常的協(xié)議，其可以例如包括握手程序和/或加密。應(yīng)當(dāng)注意的是，在所述設(shè)備的一些實(shí)施例中， 可能存在為了使通信模塊進(jìn)入其工作狀態(tài)所必須滿足的附加要求(除了充電狀態(tài)的存在之外)。附加要求的一個(gè)實(shí)例可以是充電模塊接收的充電信號(hào)中存在嵌入碼。在所述設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)操作模式下，前述的通信模塊優(yōu)選地可以這樣操作，使得該通信模塊在其工作狀態(tài)之外(即如果充電模塊不在其充電狀態(tài)下)是不活動(dòng)的。關(guān)于這點(diǎn)，通信模塊的“不活動(dòng)”根據(jù)定義應(yīng)當(dāng)包括外部裝置不可能啟動(dòng)與所述模塊的通信。相反地， 在其工作狀態(tài)下通信模塊的“活性”普遍存在并且應(yīng)當(dāng)包括通信的執(zhí)行以及僅僅準(zhǔn)備好啟動(dòng)這種通信(例如如果由外部裝置尋址)，即待機(jī)操作。因此，這種通信模塊將僅(即至多)在充電模塊處于其充電狀態(tài)的情況下才變得激活。這具有以下優(yōu)點(diǎn)通信模塊可以完全關(guān)斷， 從而導(dǎo)致在所述設(shè)備再充電的時(shí)間之外處于零功耗。而且，充電時(shí)間之外通信模塊的不活動(dòng)防止了將電磁干擾錯(cuò)誤地解釋為通信以及未經(jīng)授權(quán)的人(“黑客”)可以濫用該通信。已經(jīng)提到的是，充電模塊優(yōu)選地適于接收RF充電信號(hào)。為此目的，它典型地將包括天線，利用該天線，電磁波能量被收集并且轉(zhuǎn)換成電流/電壓；以及接收器，在接收器中進(jìn)一步處理該能量(濾波、關(guān)于可能的信息內(nèi)容解碼、傳遞到電池等等)。類似地，例如在上面提到的通信模塊的情況下，處理模塊經(jīng)常也會(huì)包括天線和接收器。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，充電模塊和/或處理模塊的這種天線和這種接收器可以在該模塊的不活動(dòng)時(shí)間期間選擇性地與彼此解耦合。該解耦合防止了來(lái)自偶爾可能被天線捕獲的電磁波的能量可以進(jìn)入接收器，其中該能量可能損壞靈敏的電子部件。充電模塊中的解耦合可以例如由處理模塊控制，反之亦然。關(guān)于充電模塊，外部能量接收的不同可能性是可用的。外部能量可以例如是由導(dǎo)線(經(jīng)由插件機(jī)構(gòu))傳輸?shù)碾娔?、光能、熱能、化學(xué)能等等。然而，在一個(gè)特別重要的實(shí)施例中，充電模塊包括用于無(wú)線電能量即電磁射頻(RF)波(具有典型地?cái)?shù)MHz的頻率)的無(wú)線接收的天線。無(wú)線能量傳輸在可植入裝置中是特別優(yōu)選的，以避免通過(guò)皮膚的有線連接的問(wèn)題。所述充電模塊可以呈現(xiàn)其充電狀態(tài)，其中它接收能量并且基于某種自主內(nèi)部控制 (例如依照固定時(shí)間調(diào)度)將該能量(的至少一些)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器。然而優(yōu)選地，當(dāng)外部能量可用于接收時(shí)，充電模塊將自動(dòng)地呈現(xiàn)其充電狀態(tài)。由于充電過(guò)程涉及吸收無(wú)需放大的相對(duì)較高的功率，因而甚至可能的是從充電模塊的完全不活動(dòng)(關(guān)斷)啟動(dòng)充電狀態(tài)。換言之， 外部能量本身提供功率以喚醒和操作充電模塊以便進(jìn)一步接收和處理。因此，無(wú)需充電模塊的消耗功率的待機(jī)模式。因此，充電模塊和處理模塊二者可以在大多數(shù)時(shí)間完全關(guān)斷，如果手邊的應(yīng)用允許這樣的話。在前述的實(shí)施例中，無(wú)論何時(shí)外部能量到達(dá)充電模塊，充電模塊都可以呈現(xiàn)其充電狀態(tài)。可替換地，可以應(yīng)用更加精細(xì)的過(guò)程，其中充電模塊根據(jù)與外部充電裝置的握手過(guò)程(可選地與非對(duì)稱加密碼結(jié)合)進(jìn)入和/或離開(kāi)充電狀態(tài)。因此，充電模塊可以分別檢驗(yàn)?zāi)芰總鬏攲㈤_(kāi)始或已經(jīng)結(jié)束，這將幫助例如確保充電狀態(tài)僅在實(shí)際能量傳輸期間呈現(xiàn)(并且不在例如捕獲電磁噪聲的情況下錯(cuò)誤地呈現(xiàn))。在外部充電裝置一側(cè)，握手過(guò)程提供以下確定性已知量的能量在正常情況下被傳輸?shù)剿鲭娮釉O(shè)備。依照本發(fā)明的另外的發(fā)展，所述充電模塊適于檢測(cè)從所述設(shè)備之外傳輸?shù)摹肮ぷ鳡顟B(tài)啟用”碼或信號(hào)，并且處理模塊的工作狀態(tài)僅在檢測(cè)到所述“工作狀態(tài)啟用”碼的情況下激活(假定設(shè)備處于標(biāo)準(zhǔn)操作模式下)。因此，無(wú)論何時(shí)充電模塊進(jìn)入其充電狀態(tài)，都不自動(dòng)地啟動(dòng)工作狀態(tài)的活動(dòng)，而是附加地要求接收到“工作狀態(tài)啟用”碼。這允許實(shí)現(xiàn)所述電子設(shè)備的更多樣的操作并且將處理模塊不活動(dòng)(例如省電、避免錯(cuò)誤/不當(dāng)/不經(jīng)意的通信)的優(yōu)點(diǎn)延長(zhǎng)到希望再充電而非工作狀態(tài)的時(shí)間。如果例如其中以IOOkHz改變磁場(chǎng)的感應(yīng)耦合用于充電，那么可以使用相移、頻率調(diào)制、幅度調(diào)制或者本領(lǐng)域中已知的任何其他調(diào)制技術(shù)在IOOkHz信號(hào)中嵌入碼?？商鎿Q地，可以將碼嵌入到不同(更高)頻率的信號(hào)中，不同(更高)頻率的信號(hào)被添加到充電信號(hào)并且其可以通過(guò)使用濾波技術(shù)從充電模塊的充電天線中提取出來(lái)。充電天線可以由植入物內(nèi)部或外部的環(huán)或線圈組成，并且該碼可以由植入物中連接到環(huán)/線圈的適當(dāng)電路提取。僅當(dāng)檢測(cè)到該適當(dāng)碼時(shí)，才可以啟用工作狀態(tài)(例如RF通信信道)。在前述實(shí)施例的另外的發(fā)展中，為充電模塊個(gè)別化(唯一化)“工作狀態(tài)啟用”碼。 因此，能夠傳輸“工作狀態(tài)啟用”碼的外部充電裝置將僅能夠激活一個(gè)特定電子設(shè)備中的通信；如果該充電裝置例如被盜，那么其不能被濫用以啟動(dòng)其他電子設(shè)備中的通信，因?yàn)槠?“工作狀態(tài)啟用”碼將不被其他電子設(shè)備的充電模塊接受。
在前述實(shí)施例的進(jìn)一步的發(fā)展中，“工作狀態(tài)啟用”碼此外或可替換地相對(duì)于執(zhí)行的會(huì)話個(gè)別化，即它可以用來(lái)激活工作狀態(tài)僅僅一次(例如電子設(shè)備中的通信)。例如當(dāng)通信中斷或丟失時(shí)，每次新的會(huì)話需要新的不同的“工作狀態(tài)啟用”碼以激活工作狀態(tài)。這防止了例如通過(guò)偷聽(tīng)而“記錄”的碼可以錯(cuò)誤地用來(lái)再次啟動(dòng)一個(gè)過(guò)程。如它的名稱所表示的，“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”典型地將是所述設(shè)備大多數(shù)時(shí)間或者也許甚至一直所處的模式。在本發(fā)明的一個(gè)可選的實(shí)施例中，存在可以由所述設(shè)備呈現(xiàn)的至少一個(gè)另外的模式。在下文中將稱為“自主操作模式”的這種附加模式的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例的特征在于以下事實(shí)所述處理模塊連續(xù)地或者間斷地處于其工作狀態(tài)下而與充電狀態(tài)無(wú)關(guān)。 于是，與通信模塊的通信可以例如獨(dú)立于充電過(guò)程而啟動(dòng)。在異常的情形下，例如在可植入電子設(shè)備的實(shí)現(xiàn)或移除期間，或者如果充電出于某種原因(例如充電模塊故障)而不可能， 但是通信將仍然發(fā)生，這可能是所希望的?？梢砸愿鞣N方式啟動(dòng)從“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”切換到另一種模式，例如前述的“自主操作模式”。該切換可以例如通過(guò)與通信模塊的通信來(lái)完成，或者當(dāng)檢測(cè)到電子設(shè)備的某種故障時(shí)，可以自動(dòng)地啟動(dòng)“自主操作模式”。依照一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述充電模塊適于檢測(cè) “模式切換”碼并且當(dāng)檢測(cè)到該碼時(shí)將設(shè)備從“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”切換到另一種模式(例如“自主操作模式”)或者相反的情況。上面結(jié)合本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例提到的握手程序和充電模塊檢測(cè)的碼優(yōu)選地作為調(diào)制嵌入到能量流中，即充電信號(hào)，其被傳輸?shù)匠潆娔K。因此，相同的接收機(jī)構(gòu)可以用于能量傳輸和用于與充電模塊的(有限)通信?！皹?biāo)準(zhǔn)操作模式”以及所提到的將“模式切換”碼發(fā)送到充電模塊的可能性依賴于完好的能起作用的充電模塊。為了降低僅僅因?yàn)槌潆娔K有缺陷而關(guān)鍵功能——例如與電子設(shè)備的通信——變得不可能的風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)選的是，所述處理模塊適于在預(yù)定時(shí)間中斷“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”達(dá)其中工作狀態(tài)(WS)處于激活的“時(shí)間窗操作模式”的時(shí)段。于是，知道這些預(yù)定時(shí)間的人可以例如使用它們與通信模塊聯(lián)系，而不管充電模塊可能發(fā)生故障與否。依照本發(fā)明的另外的發(fā)展，所述處理模塊(例如所述電子設(shè)備的通信模塊和/或其他部件)可以在其工作狀態(tài)下比在其余時(shí)間期間消耗更多的功率。當(dāng)外部功率在充電狀態(tài)期間提供給電子設(shè)備(這是工作狀態(tài)的先決條件)時(shí)，與其中能量存儲(chǔ)器是僅有的電源的其余時(shí)間期間相比，更多的總功率在工作狀態(tài)下可用。處理模塊可以利用該異乎尋常高的功率供應(yīng)以用于正常情況下不可能的任務(wù)，例如高功率RF通信或低噪聲測(cè)量。已經(jīng)提到的是，所述電子設(shè)備可以用于許多不同的用途，并且相應(yīng)地可以具有許多不同的設(shè)計(jì)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該設(shè)備的處理模塊適于在外部電極上產(chǎn)生電刺激和/或適于對(duì)來(lái)自外部電極的傳感器信號(hào)進(jìn)行采樣。典型地，(僅僅)向處理模塊提供來(lái)自能量存儲(chǔ)器的能量。這種設(shè)備的一個(gè)實(shí)例是可植入深腦刺激(DBS)裝置，其包括用于將刺激輸送到腦中的神經(jīng)組織并且用于感測(cè)神經(jīng)元的電活性的電極。本發(fā)明還涉及一種電子系統(tǒng)，該電子系統(tǒng)包括以下部件
-上面描述種類的具有可再充電能量存儲(chǔ)器、充電模塊和通信模塊的電子設(shè)備，該設(shè)備具有“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”。-充電裝置，其用于將能量傳輸?shù)诫娮釉O(shè)備的充電模塊。-通信裝置，其用于與電子設(shè)備的通信模塊通信。
當(dāng)然，所述充電裝置和通信裝置必須與電子設(shè)備兼容，即它們必須使用相同的模態(tài)(例如RF)和協(xié)議以便進(jìn)行信號(hào)交換。


本發(fā)明的這些和其他方面根據(jù)以下描述的實(shí)施例將是清楚明白的，并且將參照所述實(shí)施例進(jìn)行闡述。這些實(shí)施例通過(guò)實(shí)例借助于附圖加以描述，在附圖中
圖1示意性地示出了依照本發(fā)明的電子DBS設(shè)備； 圖2為示出所述設(shè)備的模式與狀態(tài)之間的關(guān)系的流程圖。
具體實(shí)施例方式盡管在下文中將針對(duì)用于深腦刺激(DBS)的可植入裝置描述本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于該應(yīng)用。相反地，它可以有利地應(yīng)用于其他醫(yī)療可植入裝置或者一般地應(yīng)用于使用像無(wú)線通信那樣的特定功能的產(chǎn)品，其中功耗和/或安全性是個(gè)問(wèn)題。特別地，本發(fā)明可以用于這樣的產(chǎn)品中，其中無(wú)線電通信和/或充電是生命支持問(wèn)題和/或需要額外安全性以便接通無(wú)線電通信并且防止對(duì)于該裝置的非授權(quán)訪問(wèn)(包括損壞)。圖1示意性地示出了包括可植入DBS裝置100、外部充電裝置200和外部通信裝置 300的DBS系統(tǒng)1000。深腦刺激是將電脈沖施加到特定腦區(qū)域的一種醫(yī)學(xué)治療方法。這通常通過(guò)包含刺激觸點(diǎn)和傳感器觸點(diǎn)的電探針完成。DBS可以例如用于患有“帕金森病”的患者ο典型地設(shè)置在生物兼容外殼(除了電極44之外)中的可植入DBS裝置100包括以下部件
-可再充電能量存儲(chǔ)器，其例如由可再充電電化學(xué)電池10實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)指出的是，圖中僅示出了示意性連接并且例如省略了到地電位的連接。-充電模塊20，其包括用于吸收來(lái)自外部充電裝置200典型地以數(shù)MHz的頻率并且以中等功率發(fā)射的外部射頻(RF)信號(hào)RFl的外部能量。而且，充電模塊20包括經(jīng)由開(kāi)關(guān)23耦合到線圈21的功率/充電管理單元22 (在下文中簡(jiǎn)記為“PCM單元”)。PCM單元 22適于呈現(xiàn)“充電狀態(tài)”，其中它收集線圈21吸收的能量并且將該能量傳輸?shù)诫姵?0。而且，PCM單元22連接到DBS裝置100的其他部件以用于控制目的。-第一“處理模塊”，其處于通信模塊30的形式，用于外部通信裝置300與DBS裝置100之間的無(wú)線通信。通信模塊30包括用于吸收由外部通信裝置300典型地以例如數(shù)百M(fèi)Hz的高頻率并且以低功率發(fā)射的RF信號(hào)RF2的天線31。而且，它包括耦合到天線31 的無(wú)線電接收器32，用于進(jìn)一步處理(放大、解碼等等)接收的信號(hào)和/或用于在雙向通信中產(chǎn)生應(yīng)當(dāng)由天線作為RF信號(hào)發(fā)射的信號(hào)。-第二“處理模塊”，其處于工作單元40的形式，包括DBS裝置100的必要任務(wù)所需的不同部件，即控制器41、模擬單元42(例如電脈沖發(fā)生器和/或用于測(cè)量腦中的神經(jīng)活動(dòng)的感測(cè)單元)以及復(fù)用器43，不同的電極44耦合到該復(fù)用器(這些電極植入腦中)。所列舉的模塊41、42、43耦合到PCM單元22和電池10。而且，控制器41雙向耦合到接收器32。工作單元40進(jìn)一步可選地包括磁共振成像(MRI)單元45，其適于檢測(cè)DBS裝置 100是否插入到MRI系統(tǒng)的磁場(chǎng)中，這允許出于安全性原因?qū)⑵潢P(guān)斷。MRI單元45可以特別地適于斷開(kāi)開(kāi)關(guān)23和33 (如果檢測(cè)到MRI場(chǎng))以便防止由強(qiáng)MRI場(chǎng)分別在線圈21和天線31中感應(yīng)的電壓造成的對(duì)電子器件的損壞。DBS裝置100的關(guān)鍵方面在于，存在從充電模塊20到處理模塊30、40的控制線。 當(dāng)DBS設(shè)備100處于“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”下時(shí)，這些控制線可以用來(lái)僅在充電模塊20處于充電狀態(tài)，即它接收外部能量并且將該能量傳輸?shù)诫姵?0的情況下啟用相應(yīng)處理模塊30、40 的“工作狀態(tài)”。這種工作狀態(tài)的一個(gè)特別重要的實(shí)例是通信模塊30的活動(dòng)。當(dāng)充電模塊20不處于其充電狀態(tài)時(shí)(對(duì)于大多數(shù)時(shí)間而言，情況就是這樣)，通信模塊30可以完全關(guān)斷，從而將其功耗降低到零。無(wú)需進(jìn)一步檢測(cè)接通或關(guān)斷通信模塊30。與此形成對(duì)照的是，不僅在通信時(shí)而且如果切換到待機(jī)或休眠模式，通常的可植入DBS裝置的通信構(gòu)件消耗功率。通信模塊30不能由其他信號(hào)喚醒，尤其是不能由天線31捕獲的干擾信號(hào)喚醒。喚醒的唯一可能性在于，充電電流在流動(dòng)，即呈現(xiàn)充電狀態(tài)。因此，關(guān)斷通信模塊30也添加了額外的安全性。所描述的通信模塊30的控制可以通過(guò)由PCM單元22控制的簡(jiǎn)單串聯(lián)開(kāi)關(guān)元件實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)在通信模塊30與其電源10之間的連接中的MOSFET 34實(shí)現(xiàn)。此外，PCM單元22控制的開(kāi)關(guān)33 (例如同樣地為M0SFET)可以插入到天線31與接收器32之間。斷開(kāi)該開(kāi)關(guān)33防止了天線31隨機(jī)捕獲的能量甚至在這個(gè)接收器32關(guān)斷 (通過(guò)斷開(kāi)MOSFET 34)的時(shí)間也可能損壞該接收器32中的靈敏電子部件(例如低噪聲放大器LNA)。這也添加了額外的安全性。存在修改所描述的DBS裝置100的設(shè)計(jì)并且添加更多特征的若干可能性。因此， 例如可能的是向能量傳輸充電信號(hào)RFl提供攜帶碼或調(diào)制的某種信息。特別地，可以在外部充電裝置200與充電模塊20之間提供握手程序。因此，可以安全地監(jiān)視能量傳輸?shù)拈_(kāi)始和結(jié)束。如果握手與非對(duì)稱加密碼結(jié)合，那么有可能將外部充電裝置200唯一地與一個(gè)單獨(dú)的可植入DBS裝置100鏈接。在這種情況下，被盜的外部充電裝置200不可能被濫用于訪問(wèn)其他植入的DBS裝置。除了所描述的其中通信模塊30至多在充電模塊20的充電狀態(tài)期間激活的“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”之外，可以定義另外的模式。因此，例如可能有利的是具有“自主操作模式”，其中通信模塊30連續(xù)地激活(即偵聽(tīng)外部通信請(qǐng)求)或者以或多或少大的占空比間斷地激活。 “標(biāo)準(zhǔn)操作模式”與另一種模式之間的切換可以例如通過(guò)檢測(cè)充電模塊20處理的充電信號(hào) RFl中的關(guān)聯(lián)碼來(lái)完成。而且，DBS裝置100的處理模塊(例如通信模塊30或者工作單元40中的單元 41-43)有可能在其工作狀態(tài)期間，即在充電模塊20的充電狀態(tài)期間執(zhí)行“高功率”操作。 在該“高功率”操作期間，所述部件可能消耗比通常更多的功率，因?yàn)椴粌H電池10而且外部功率輸入RFl是可用的。因此，可能例如變得可能的是改進(jìn)DBS裝置的感測(cè)操作中的信噪比。在另一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)操作模式可以由“時(shí)間窗操作模式”代替，其中在用戶(醫(yī)師、患者)已知的預(yù)定時(shí)間窗期間，不管充電狀態(tài)如何，工作狀態(tài)都是激活的。因此，在預(yù)定時(shí)間窗期間，通信模塊30可以例如由PCM單元22接通。即使經(jīng)由線圈21的通信信道被破壞，因而也將可能的是在預(yù)定時(shí)間窗期間訪問(wèn)植入的裝置100。
如上面所提到的，充電模塊20的線圈21與PCM單元22之間的連接受開(kāi)關(guān)23保護(hù)以免吸收不希望的和可能有害的能量。開(kāi)關(guān)23優(yōu)選地可以由通信模塊30控制，特別地使得它在DBS裝置100處于自主操作模式和/或時(shí)間窗操作模式的情況下被斷開(kāi)。這防止了預(yù)期用于通信模塊30的RF信號(hào)被PCM單元22 (錯(cuò)誤地)處理或者不預(yù)期用于該裝置或意在損壞它的充電信號(hào)可能具有任何影響。依照另外的發(fā)展，開(kāi)關(guān)23的前述斷開(kāi)可以在固定的時(shí)間翻轉(zhuǎn)(例如通過(guò)引入“第二時(shí)間窗操作模式”)以便防止在通信模塊30故障的情況下丟失對(duì)DBS裝置100的訪問(wèn)?？偠灾岢龅腄BS裝置100的設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)
-在正常使用期間，通信模塊30對(duì)于醫(yī)療植入頻帶內(nèi)或者接近該頻率的干擾不靈敏， 因?yàn)樗幢还╇?。鑒于無(wú)線電頻譜越來(lái)越填充信號(hào)這一事實(shí)，接通通信模塊30的該額外的安全性是特別有用的。-如果不發(fā)生充電則完全沒(méi)有功耗，甚至在空閑模式等下也沒(méi)有非常低的功耗。-沒(méi)有通信模塊30的意外的行為，即使在MR成像機(jī)器中也沒(méi)有。-在最簡(jiǎn)單的布局中，只有一個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)裝置是必要的，例如M0SFET。-在充電時(shí)間之外不可能有例如通過(guò)黑客攻擊的通信模塊30的濫用。-保護(hù)避免天線錯(cuò)誤吸收的能量和/或信息的不希望的處理。圖2示出了依照本發(fā)明的電子設(shè)備100的不同模式與狀態(tài)的交互，其中以下描述一般是有效的，而不僅僅用于結(jié)合圖1討論的DBS設(shè)備。電子設(shè)備100包括充電模塊20和處理模塊30，后者是例如用于無(wú)線通信的通信模塊。此外，設(shè)備100可以在“標(biāo)準(zhǔn)操作模式” SOM下操作，并且處理模塊30可以進(jìn)入“工作狀態(tài)"WS。工作狀態(tài)WS可以例如相應(yīng)于活動(dòng)的RF通信。替換工作狀態(tài)WS呈現(xiàn)的狀態(tài)可以例如是完全不活動(dòng)IA。在設(shè)備100的標(biāo)準(zhǔn)操作模式SOM下，僅在充電模塊20處于“充電狀態(tài)” CS的情況下啟用處理模塊30的工作狀態(tài)WS?？蛇x地，工作狀態(tài)WS的啟動(dòng)附加地可以要求充電模塊 20接收到“工作狀態(tài)啟用”碼?？蛇x地，設(shè)備100可以在標(biāo)準(zhǔn)操作模式SOM與“自主操作模式IOM之間切換，其中該轉(zhuǎn)變可以由充電模塊20接收的“模式切換”碼MS控制。在自主操作模式AOM下，與充電模塊20的充電狀態(tài)無(wú)關(guān)地連續(xù)或間斷地呈現(xiàn)工作狀態(tài)WS。作為另一個(gè)選項(xiàng)，設(shè)備100可以包括“時(shí)間窗操作模式”Τ0Μ，其在特定預(yù)定時(shí)間窗期間進(jìn)入并且其中工作狀態(tài)WS激活，而不管充電模塊20的狀態(tài)或活動(dòng)如何。最后，應(yīng)當(dāng)指出的是，在本申請(qǐng)中，措詞“包括/包含”并沒(méi)有排除其他的元件或步驟，“一”或“一個(gè)”并沒(méi)有排除復(fù)數(shù)，并且單個(gè)處理器或其他單元可以實(shí)現(xiàn)若干構(gòu)件的功能。 本發(fā)明存在于每一個(gè)新穎的特性特征和特性特征的每一種組合之中。而且，權(quán)利要求書(shū)中的附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被視為限制了其范圍。
權(quán)利要求
1.一種能夠在“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”(SOM)下操作的電子設(shè)備，其特別地為可再充電有源可植入醫(yī)療裝置(100)，其包括-可再充電能量存儲(chǔ)器(10);-“充電模塊”(20)，其能夠呈現(xiàn)“充電狀態(tài)”(CS)，在“充電狀態(tài)”(CS)中它接收外部能量(RFl)并且能夠?qū)⑦@樣的能量傳輸?shù)侥芰看鎯?chǔ)器(10)；-“處理模塊”(30，40)，其能夠在“工作狀態(tài)”(WS)下操作，在所述設(shè)備處于標(biāo)準(zhǔn)操作模式的同時(shí)，所述工作狀態(tài)僅在呈現(xiàn)充電狀態(tài)的情況下才啟用。
2.依照權(quán)利要求1的設(shè)備(100)，其特征在于，處理模塊包括適于在其工作狀態(tài)(WS)下無(wú)線地通信的“通信模塊”(30)。
3.依照權(quán)利要求1的設(shè)備(100)，其特征在于，充電模塊(20)和/或處理模塊(30)包括可以在不活動(dòng)時(shí)間選擇性地與彼此解耦合的天線(21，31)和接收器(22，32)。
4.依照權(quán)利要求1的設(shè)備(100)，其特征在于，當(dāng)外部能量可用時(shí)，充電模塊(20)呈現(xiàn)充電狀態(tài)(CS)。
5.依照權(quán)利要求1的設(shè)備(100)，其特征在于，充電模塊(20)適于根據(jù)與外部充電裝置 (200 )的握手程序進(jìn)入和/或離開(kāi)充電狀態(tài)(CS )。
6.依照權(quán)利要求1的設(shè)備(100)，其特征在于，充電模塊(20)適于檢測(cè)“工作狀態(tài)啟用” (WE)碼并且在標(biāo)準(zhǔn)操作模式(SOM)期間，僅當(dāng)檢測(cè)到這樣的碼時(shí)，工作狀態(tài)(WS)才激活。
7.依照權(quán)利要求6的設(shè)備(100)，其特征在于，“工作狀態(tài)啟用”(WE)碼單獨(dú)用于充電模塊(20)和/或用于特定會(huì)話。
8.依照權(quán)利要求1的設(shè)備(100)，其特征在于，所述設(shè)備適于呈現(xiàn)“自主操作模式” (Α0Μ)，其中工作狀態(tài)(WS)與充電狀態(tài)(CS)無(wú)關(guān)地連續(xù)或間斷地激活。
9.依照權(quán)利要求1的設(shè)備(100)，其特征在于，充電模塊(20)適于檢測(cè)“模式切換” 碼(MS)并且在檢測(cè)到這樣的碼時(shí)將設(shè)備(100)從標(biāo)準(zhǔn)操作模式(SOM)切換到另一種模式 (AOM)或者相反的情況。
10.依照權(quán)利要求1的設(shè)備(100)，其特征在于，該設(shè)備適于在預(yù)定的時(shí)間通過(guò)“時(shí)間窗操作模式”(TOM)中斷標(biāo)準(zhǔn)操作模式(S0M)，在所述時(shí)間窗操作模式中，工作狀態(tài)(WS)激活。
11.依照權(quán)利要求1的設(shè)備(100)，其特征在于，處理模塊(30，40)在工作狀態(tài)(WS)期間比在其余時(shí)間期間能夠消耗更多的功率。
12.依照權(quán)利要求1的設(shè)備(100)，其特征在于，處理模塊(40)適于在外部電極(44)上產(chǎn)生電刺激和/或適于感測(cè)來(lái)自外部電極(44)的傳感器信號(hào)。
13.一種用于操作電子設(shè)備(100)的方法，該電子設(shè)備具有可再充電能量存儲(chǔ)器(10)、 充電模塊(20)和處理模塊(30，40)，該方法包括在所述設(shè)備的“標(biāo)準(zhǔn)操作模式”(SOM)期間執(zhí)行的以下步驟-使得充電模塊(20)臨時(shí)地呈現(xiàn)“充電狀態(tài)”，在“充電狀態(tài)”中該充電模塊接收外部能量(RFl)并且能夠?qū)⑦@樣的能量傳輸?shù)侥芰看鎯?chǔ)器(10)；-僅在呈現(xiàn)充電狀態(tài)的情況下才啟用處理模塊(30，40)的“工作狀態(tài)”。
14.一種電子系統(tǒng)(1000)，包括-依照權(quán)利要求2的具有能量存儲(chǔ)器(10)、充電模塊(20)和通信模塊(30)的電子設(shè)備(100)；-充電裝置(200)，其用于將能量傳輸?shù)匠潆娔K(20)； -通信裝置(300 )，其用于與通信模塊(30 )進(jìn)行無(wú)線通信。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備(100)，該電子設(shè)備包括在“充電狀態(tài)”下用于接收外部能量(RF1)并且用于將該外部能量傳輸?shù)娇稍俪潆娔芰看鎯?chǔ)器(10)的充電模塊(20)。而且，該設(shè)備包括可以在工作狀態(tài)下操作的處理模塊，該工作狀態(tài)在充電模塊(20)處于充電狀態(tài)并且設(shè)備處于標(biāo)準(zhǔn)操作模式的情況下被啟用。處理模塊可以例如是可以在其工作狀態(tài)下無(wú)線地通信的通信模塊(30)。在標(biāo)準(zhǔn)操作模式下，與設(shè)備(100)的通信因而僅在設(shè)備(100)同時(shí)充電的情況下才是可能的。因此，通信模塊(30)可以在其余時(shí)間期間完全關(guān)斷，從而降低功耗并且避免錯(cuò)誤的通信或?yàn)E用。
文檔編號(hào)A61N1/378GK102164631SQ200980137728
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者C. F. 馬滕斯 H., J. A. 托爾 J., J. 萊森 J., M. J. 德克雷 M. 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司