(57)【要約】  「埋込可能医療デバイス（ＩＭＤ）」のための温度感知回路を開示し、それは、ＩＭＤ内の集積回路内に統合可能であり、ごく僅かな電力しか引き出さず、それによって過度のバッテリ消耗なしに継続的な温度モニタが可能になる。温度センサ及び閾値設定回路は、感知温度及び少なくとも１つの温度閾値を示すアナログ電圧信号を生成する。このような回路では、Ｐｔａｔ電流基準段及び追加の段を使用し、これらの段は、望ましい温度閾値に基づいて設定されて感知温度の電圧範囲を設定することになる抵抗を収容する。これらのアナログ電圧は温度閾値検出回路で受け取られ、それによって感知温度が温度閾値を通過したか否かを示すデジタル信号が生成される。その後にデジタル信号をＩＭＤ内のデジタル回路に与え、そこでその後の精査ために時間の関数として格納し、又はＩＭＤ作動を制御するために直ちに使用することができる。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度感知回路であって、
温度センサ及び閾値設定回路を備え、前記温度センサ及び閾値設定回路は、
感知温度に応じて基準電流を生成するように構成された第１段と、
前記基準電流の表現を受け入れるように構成され、温度閾値に従って設定される少なくとも１つの閾値電圧を生成するように構成された第２段であって、該少なくとも１つの閾値電圧が、該基準電流の該表現を受け入れる該第２段内の少なくとも１つの閾値抵抗によって設定される前記第２段と、
前記基準電流の表現を受け入れるように構成され、前記感知温度を示す温度電圧を生成するように構成された第３段と、
を備えることを特徴とする温度感知回路。
【請求項２】
前記温度センサ及び閾値設定回路は、制御信号を受信することなく受動的に前記温度電圧及び前記少なくとも１つの閾値電圧を生成することを特徴とする請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記第１段によって生成される前記基準電流は、温度と共にポジティブに変化することを特徴とする請求項１又は２に記載の回路。
【請求項４】
前記第１段は、２つのダイオードデバイスを含むＰｔａｔ電流基準器を含み、
前記基準電流は、前記第１段内の第１抵抗と前記２つのダイオードデバイスの面積の比とによって設定されることを特徴とする請求項３に記載の回路。
【請求項５】
前記第１段、第２段、及び第３段は、該第１段内の前記基準電流を該第２段及び第３段にミラーリングして該第２段及び第３段によって受け入れられる該基準電流の前記表現を生成するように構成された電流ミラートランジスタを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路。
【請求項６】
前記第１段、第２段、及び第３段は、電源電圧と基準電圧の間に並列に配線されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回路。
【請求項７】
前記第２段は、前記少なくとも１つの閾値抵抗と直列なダイオードデバイスを含み、このダイオードデバイスは、前記第２段に温度感応電圧降下を生成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路。
【請求項８】
前記少なくとも１つの閾値電圧は、前記少なくとも１つの閾値抵抗及び前記ダイオードデバイスにわたる電圧を含むことを特徴とする請求項７に記載の回路。
【請求項９】
前記第２段は、第１温度閾値及び第２温度閾値に従ってそれぞれに設定される第１閾値電圧及び第２閾値電圧を生成するように構成され、前記第１閾値電圧及び前記第２閾値電圧は、前記基準電流の前記表現を受け入れる前記第２段内の第１閾値抵抗及び第２閾値抵抗によって設定されることを特徴とする請求項７に記載の回路。
【請求項１０】
前記第１閾値抵抗及び前記第２閾値抵抗は、直列に結合されることを特徴とする請求項９に記載の回路。
【請求項１１】
前記第１閾値電圧は、前記第１閾値抵抗及び前記ダイオードデバイスにわたる電圧を含み、前記第２閾値電圧は、前記第１閾値抵抗、前記第２閾値抵抗、及び前記ダイオードデバイスにわたる電圧を含むことを特徴とする請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
前記第２段は、第１閾値電圧及び第２閾値電圧を生成するように構成され、前記第１閾値電圧は第１温度閾値に従って設定され、前記第２閾値電圧は第２温度閾値に従って設定されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの閾値電圧は、温度と共に変化しないように追加的に設定されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１４】
前記第３段は、前記基準電流の前記表現を受け入れる第３抵抗を含み、前記温度電圧は前記第３抵抗にわたる電圧降下を含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１５】
前記第３段は、前記基準電流の整数スカラーを受け入れるように構成されることを特徴とする請求項１４に記載の回路。
【請求項１６】
前記第３段は、前記第３抵抗と直列の温度感応ダイオードデバイスを含まないことを特徴とする請求項１４に記載の回路。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの閾値電圧は、前記第３抵抗にわたる前記電圧降下に鑑みて追加的に設定されることを特徴とする請求項１４に記載の回路。
【請求項１８】
前記温度電圧と前記少なくとも１つの閾値電圧とを受け入れるように構成された温度閾値検出器回路を更に含み、この温度閾値検出器回路は、各閾値電圧に対するデジタル信号を生成するように構成されており、各デジタル信号が、該温度電圧が該閾値電圧のうちの１つによって設定された温度閾値を通過したか否かを示すことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１９】
前記温度閾値検出器回路は、少なくとも１つの比較器を含み、各比較器が、前記温度電圧を前記閾値電圧のうちの１つと比較して前記デジタル信号のうちの１つを生成するように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の回路。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのデジタル信号を受信するように構成されたデジタル回路を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の回路。
【請求項２１】
前記温度閾値検出器回路は、有効化信号に従って前記少なくとも１つのデジタル信号を生成するように構成された有効化回路を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の回路。
【請求項２２】
温度感知回路であって、
温度センサ及び閾値設定回路と、温度閾値検出器回路と、を備え、
前記温度センサ及び閾値設定回路は、感知温度を示す温度電圧と、温度閾値を示す少なくとも１つの閾値電圧と、を生成するように構成され、該少なくとも１つの閾値電圧が少なくとも１つの閾値抵抗によって設定され、
前記温度閾値検出器回路は、前記温度電圧と前記少なくとも１つの閾値電圧とを受け入れ、各閾値電圧に対するデジタル信号を生成するように構成され、各デジタル信号が、該温度電圧が該閾値電圧のうちの１つによって設定される温度閾値を通過したか否かを示す、
ことを特徴とする温度感知回路。
【請求項２３】
前記温度センサ及び閾値設定回路は、制御信号を受信することなく受動的に前記温度電圧と前記少なくとも１つの閾値電圧とを生成することを特徴とする請求項２２に記載の回路。
【請求項２４】
前記温度センサ及び閾値設定回路は、電源電圧と基準電圧の間に並列に配線された複数の段を含むことを特徴とする請求項２２又は２３に記載の回路。
【請求項２５】
前記複数の段のうち第１段は、前記感知温度に応じて基準電流を生成するように構成されていることを特徴とする請求項２４に記載の回路。
【請求項２６】
前記第１段は、２つのダイオードデバイスを含むＰｔａｔ電流基準器を含み、
前記基準電流は、前記第１段内の第１抵抗と前記２つのダイオードデバイスの面積の比とによって決定されることを特徴とする請求項２５に記載の回路。
【請求項２７】
前記複数の段のうち第２段は、前記少なくとも１つの閾値電圧を生成し、前記複数の段のうち第３段は、前記温度電圧を生成することを特徴とする請求項２５に記載の回路。
【請求項２８】
前記第２段及び第３段は、電流ミラー回路を通じて前記基準電流の表現を受け入れるように構成されていることを特徴とする請求項２７に記載の回路。
【請求項２９】
前記第２段は、前記少なくとも１つの閾値抵抗と直列なダイオードデバイスを含み、このダイオードデバイスは、前記第２段に温度感応電圧降下を生成することを特徴とする請求項２８に記載の回路。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの閾値電圧は、前記少なくとも１つの閾値抵抗及び前記ダイオードデバイスにわたる電圧を含むことを特徴とする請求項２９に記載の回路。
【請求項３１】
前記第３段は、前記基準電流の前記表現を受け入れる第３抵抗を含み、前記温度電圧は前記第３抵抗にわたる電圧降下を含むことを特徴とする請求項２７〜３０のいずれか１項に記載の回路。
【請求項３２】
前記温度閾値検出器回路は、少なくとも１つの比較器を含み、各比較器が、前記温度電圧を前記閾値電圧のうちの１つと比較して前記デジタル信号のうちの１つを生成するように構成されていることを特徴とする請求項２２〜３１のいずれか１項に記載の回路。
【請求項３３】
前記少なくとも１つのデジタル信号を受信するように構成されたデジタル回路を更に含むことを特徴とする請求項２２〜３２のいずれか１項に記載の回路。
【請求項３４】
埋込可能医療デバイスであって、
温度センサ及び閾値設定回路と、温度閾値検出器回路と、デジタル回路と、を備え、
前記温度センサ及び閾値設定回路は、感知温度を示す温度電圧と、温度閾値を示す少なくとも１つの閾値電圧と、を生成するように構成され、該少なくとも１つの閾値電圧が少なくとも１つの閾値抵抗によって設定され、
前記温度閾値検出器回路は、前記温度電圧と前記少なくとも１つの閾値電圧とを受け入れ、各閾値電圧に対するデジタル信号を生成するように構成され、各デジタル信号が、該温度電圧が該閾値電圧のうちの１つによって設定される温度閾値を通過したか否かを示し、
前記デジタル回路は、前記少なくとも１つのデジタル信号を受信するように構成された、
ことを特徴とする埋込可能医療デバイス。
【請求項３５】
前記温度センサ及び閾値設定回路は、電源電圧と基準電圧の間に並列に配線された複数の段を含むことを特徴とする請求項３４に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記複数の段のうち第１段は、前記感知温度に応じて基準電流を生成するように構成されていることを特徴とする請求項３５に記載のデバイス。
【請求項３７】
前記複数の段のうち第２段は、温度閾値を示す前記少なくとも１つの閾値電圧を生成し、前記複数の段のうち第３段は、前記感知温度を示す前記温度電圧を生成することを特徴とする請求項３６に記載のデバイス。
【請求項３８】
前記第２段及び第３段は、電流ミラー回路を通じて前記基準電流の表現を受け入れるように構成されることを特徴とする請求項３７に記載のデバイス。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの抵抗は、前記第２段にあることを特徴とする請求項３８に記載のデバイス。
【請求項４０】
前記温度閾値検出器回路は、少なくとも１つの比較器を含み、各比較器が、前記温度電圧を前記閾値電圧のうちの１つと比較して前記デジタル信号のうちの１つを生成するように構成されていることを特徴とする請求項３４〜３９のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項４１】
前記温度閾値検出器回路は、有効化信号に従って前記少なくとも１つのデジタル信号を生成するように構成された有効化回路を更に含むことを特徴とする請求項３４〜４０のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項４２】
前記有効化信号は、周期的に送出されることを特徴とする請求項３４〜４１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項４３】
前記デジタル回路は、前記少なくとも１つのデジタル信号の最新値を保持するためのラッチ又はレジスタを含むことを特徴とする請求項３４〜４２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項４４】
前記デジタル回路は、前記少なくとも１つのデジタル信号を精査し、かつ少なくとも１つの温度閾値が通過されたことを該少なくとも１つのデジタル信号が示す場合にアクションを取るように構成された温度制御回路を含むことを特徴とする請求項３４〜４２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項４５】
外部デバイスから磁気充電場を受信するための充電コイルを更に含み、前記アクションは、前記充電コイルを無効化又は有効化することを含むことを特徴とする請求項４４に記載のデバイス。
【請求項４６】
外部デバイスから磁気充電場を受信するための充電コイルとテレメトリ回路とを更に含み、前記アクションは、少なくとも１つの温度閾値が通過されたという表示を前記外部デバイスにテレメトリすることを含むことを特徴とする請求項４４に記載のデバイス。
【請求項４７】
電源電圧又はクロックを含み、前記アクションは、前記電源電圧又は前記クロックの速度を調節することを含むことを特徴とする請求項４４に記載のデバイス。
【請求項４８】
前記アクションは、埋込可能医療デバイスから患者への治療の提供を無効化又は有効化することを含むことを特徴とする請求項４４に記載のデバイス。
【請求項４９】
前記デジタル回路は、異なる時間に生成された前記少なくとも１つのデジタル信号の値を格納するためのメモリを含むことを特徴とする請求項３４〜４２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５０】
前記デジタル回路は、前記メモリ内の前記少なくとも１つのデジタル信号の値を精査するように構成された温度アルゴリズムを有するようにプログラムされていることを特徴とする請求項４９に記載のデバイス。
【請求項５１】
前記温度アルゴリズムは、指令に従って実行されるように構成されていることを特徴とする請求項５０に記載のデバイス。
【請求項５２】
前記指令を外部デバイスから無線で受信するように構成されたテレメトリ回路を更に含むことを特徴とする請求項５１に記載のデバイス。
【請求項５３】
前記アルゴリズムは、前記少なくとも１つのデジタル信号の値を精査して埋込可能医療デバイスが患者内の埋め込みに適合するか否かを決定するように構成されていることを特徴とする請求項５０〜５２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５４】
適合の決定を外部デバイスに無線で送信するように構成されたテレメトリ回路を更に含むことを特徴とする請求項５３に記載のデバイス。
【請求項５５】
前記デジタル回路は、埋込可能医療デバイスが埋め込まれた患者に治療を提供するように更に構成されていることを特徴とする請求項３４〜５４のいずれか１項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、埋込可能医療デバイスの分野、特に、埋込可能医療デバイスのための又は他のデバイス及び集積回路のための温度感知回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
埋込可能刺激デバイスは、心不整脈を治療するペースメーカー、心細動を治療する除細動器、難聴を治療する蝸牛刺激器、視覚消失症を治療する網膜刺激器、協働四肢移動を生成する筋刺激器、慢性疼痛を治療する脊髄刺激器、移動及び精神的疾患を治療する大脳皮質及び脳深部刺激器、並びに尿失禁、睡眠時無呼吸、肩関節亜脱臼などを治療する他の神経刺激器のような様々な生物学的疾患の治療のために神経及び組織に対して電気刺激を送出する。以下に示す説明は、一般的に、米国特許第６，５１６，２２７号明細書に開示するような「脊髄刺激（ＳＣＳ）」システム内での本発明の使用に重点が置かれることになる。しかし、本発明は、あらゆる埋込可能医療デバイスとの又は他の非医療デバイスシステムにおいても適用性を見出すことができる。
【０００３】
図１Ａ及び図１Ｂの平面図及び断面図に示すように、ＳＣＳシステムは、通常、「埋込可能パルス発生器（ＩＰＧ）」１０を含む。ＩＰＧ１０は、ＩＰＧが機能するのに必要な回路及びバッテリ３６を保持する生体適合性デバイスケース３０を有する。ＩＰＧ１０は、電極アレイ１２を形成する１又は２以上の電極リード１４を通じて電極１６に結合される。電極１６は、患者の組織に接触するように構成され、かつ各電極に結合された個々のリードワイヤ２０も収容する可撓性本体１８上に担持される。リードワイヤ２０はまた、ＩＰＧ１０上のヘッダ２８に固定されたリードコネクタ２４の中に挿入可能である近位接点２２に結合され、そのヘッダは、例えば、エポキシを含むことができる。挿入された状態で、近位接点２２は、ヘッダ接点２６に接続し、それは、次に、ケース貫通部３２を通る貫通ピン３４によってケース３０内の回路に結合される。
【０００４】
図示のＩＰＧ１０では、４つのリード１４間で分割された３２個のリード電極（Ｅ１−Ｅ３２）が存在し、ヘッダ２８は、リードコネクタ２４の２ｘ２アレイを収容する。しかし、ＩＰＧにおけるリード及び電極の数は、用途特定であり、従って、変わる場合がある。ＳＣＳ用途では、電極リード１４は、一般的に患者の脊髄内の硬膜の近くに埋め込まれ、４リードＩＰＧ１０を使用する場合に、これらのリードは、通常は、硬膜の左側及び右側の各々に２つずつ分割される。近位電極２２は、ＩＰＧケース３０が埋め込まれた臀部のような離れた位置まで患者の組織を通じてトンネリングされ、その地点でそれらは、リードコネクタ２４に結合される。４リードＩＰＧ１０はまた、別の例では「脳深部刺激（ＤＢＳ）」に使用可能である。刺激を必要とする部位に直接に移植するように設計された他のＩＰＧ例では、ＩＰＧは、リードレスとすることができ、患者の組織に接触させるために電極１６を代わりにＩＰＧの本体上に出現させる。
【０００５】
図１Ｂの断面図に示すように、ＩＰＧ１０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）４０を含む。ＰＣＢ４０に電気的に結合されているのは、バッテリ３６（再充電可能型又は永久型とすることができる）、ＰＣＢの上面及び底面に結合された別の回路５０ａ及び５０ｂ（図２に関して以下で更に説明する）、外部コントローラ（図示せず）との無線通信のためのテレメトリコイル４２、バッテリ３６を再充電するために（再充電可能型の場合）又は継続的な外部電力を受け入れるために外部充電器９０（図示せず）から磁気充電場を無線受信するための充電コイル４４、並びに貫通ピン３４（接続は図示せず）である。コイル４２及び４４、並びにそれらが通信する外部デバイスの作動に関する更なる詳細は、２０１３年９月１３日出願の米国特許出願第６１／８７７，８７１号明細書に見ることができる。
【０００６】
図２は、ＩＰＧ１０内にある回路の基本的な構成を示し、更なる詳細は米国特許出願公開２０１２／００９５５２９号明細書に見出すことができる。図示のように、ＩＰＧ１０は、マイクロコントローラ６０と、デジタルバス７５を通じて及びオフ−バス信号によって通信する「特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）」６５とを含む。ＡＳＩＣ６５は、電流発生回路（電極１６のうちの選択された電極に特定の電流パルスを供給するのに使用される）、テレメトリ回路（テレメトリコイル４２に関連付けられた変調及び復調のための）、バッテリ管理回路（残りの回路へのバッテリの接続を制御するための及び／又は充電コイル４４を通じてバッテリの充電を制御するための）、様々な測定及び発生器回路、システムメモリなどを含めて、ＩＰＧ１０の作動に必要な回路を含むことができる。典型的にＡＳＩＣ６５又はマイクロコントローラ６０に結合されるが、便宜上図２には示さないＰＣＢ４０上のオフ−チップ構成要素は、バッテリ３６、充電コイル４４、テレメトリコイル４２、電極１６に結合される様々な直流阻止コンデンサ、及びここではそれほど関連のない他の構成要素を含む。マイクロコントローラ６０は、一例ではテキサスインストルメンツ製の製品番号ＭＳＰ４３０を含むことができ、この製品は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｏ．ｃｏｍ／ｌｓｄｓ／ｔｉ／ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ／１６−ｂｉｔ＿ｍｓｐ４３０／ｏｖｅｒｖｉｅｗ．ｐａｇｅ？ＤＣＭＰ＝ＭＣＵ＿ｏｔｈｅｒ＆ＨＱＳ＝ｍｓｐ４３０でデータシートに説明されている。ＡＳＩＣ６５は、上記参照の米国特許出願公開２０１２／００９５５２９号明細書に説明される通りとすることができる。
【０００７】
また、ＩＰＧ１０の温度を検出するために使用可能なサーミスタ８０が、オフ−チップで含まれる。サーミスタ８０は、一般的には抵抗ネットワークに含まれ、図示の簡単な例では抵抗器Ｒ０と直列に結合されているが、他のネットワークをサーミスタと共に使用することができる。この直列接続はＶａを受け入れるが、Ｖａは、バッテリ３６によって供給される電圧から生成かつ調節された電源電圧であり、この電源Ｖａは、数Ｖ程度とすることができる。サーミスタ８０の抵抗が変化する（例えば、温度の上昇と共に減少する）時に、Ｒ０両端の電圧降下Ｖ０は変化し（例えば、温度の上昇と共に増加し）、この電圧降下は、ＩＰＧ温度をマイクロコントローラ６０に通知するためにそのアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）入力６１のうちの１つでマイクロコントローラ６０に報告される。抵抗ネットワークの抵抗器Ｒ０はまた、以下で更に説明するように調節可能又はプログラマブルとすることができる。これに代えて、サーミスタ８０の抵抗ネットワークで認識された温度をＡＳＩＣ６５に与えることができ、ＡＳＩＣ６５は、そのアナログ信号をフィルタ処理してバッファに入れ、デジタル化のためにオフ−バスアナログ信号トレース（図示せず）を通じてマイクロコントローラ６０に与えることができる。
【０００８】
ＩＰＧ１０の温度を検出することは、多くの理由で有用である。例えば、ＩＰＧの製造が完了した状態で、患者に埋め込まれる前に、ＩＰＧが熱すぎるか又は冷たすぎる温度に影響されにくいことを確認する必要がある場合がある。極端な温度への露出は、例えば、ＩＰＧが埋め込み臨床医に配送されている時に起こる。例えば、ＩＰＧが航空機によってそれほど良く温度制御されていない貨物室で輸送される場合に、ＩＰＧは冷たすぎる温度（例えば、０℃未満）に露出される場合がある。これに代えて、例えば、トラックで輸送される場合に、ＩＰＧは熱すぎる温度（例えば、６０℃超）に露出される場合がある。このような極端な温度への露出のモニタは、このような露出がＩＰＧの品質及び信頼性に影響を及ぼす場合があるので重要である。例えば、ＩＰＧ１０に含まれるバッテリ３６は、再充電可能型であるかないかに関わらず、たとえこのような露出が単に一時的なものに過ぎないとしても、このような極端な温度で損傷する場合がある。実際、ＩＰＧの配送中に周囲温度を検出することはかなり重要な問題なので、輸送されている多くのＩＰＧを収容する箱の表面又は中に配置されるセンサのようなＩＰＧの外部にある温度センサを輸送に対して含める場合がある。ＩＰＧが極端な温度に露出された場合に、患者への埋め込みには不適切であるとしてそれらを製造業者へ返却することが必要になる場合がある。
【０００９】
ＩＰＧ１０の温度を検出することが有用である別の例は、バッテリ３６が再充電可能型であると仮定するとその充電中であり、又は再充電可能型でなければＩＰＧが外部充電器から外部電力を受け取っている時である。公知のように、外部充電器から磁気充電場を受け入れることは、電力を受け取って処理する充電コイルに結合される回路の発熱と、ケース３０のようなＩＰＧ内の導電性構造における渦電流の誘導との両方により、ＩＰＧ温度を上昇させる場合がある。米国特許出願公開２０１１／００８７３０７号明細書に説明されているように、充電中のＩＰＧ１０の発熱は、安全温度を超える場合は（例えば、４１℃超）、患者の組織に炎症を起こす又は損傷を与える可能性がある。従って、マイクロコントローラ６０は、サーミスタ８０が安全閾値温度を超える温度を報告しているか否かをモニタすることができ、例えば、充電コイル４４を無効化し、治療上の刺激パルスの発生を無効化し、ＩＰＧ回路の残りからバッテリ３６を切断するなどによるような適切なアクションを取ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，５１６，２２７号明細書
【特許文献２】米国特許出願第６１／８７７，８７１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開２０１２／００９５５２９号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開２０１１／００８７３０７号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】データシート、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｏ．ｃｏｍ／ｌｓｄｓ／ｔｉ／ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ／１６−ｂｉｔ＿ｍｓｐ４３０／ｏｖｅｒｖｉｅｗ．ｐａｇｅ？ＤＣＭＰ＝ＭＣＵ＿ｏｔｈｅｒ＆ＨＱＳ＝ｍｓｐ４３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者は、サーミスタ８０を通じた温度感知はある一定の欠点を有すると考えている。ＩＰＧ１０は、±１℃の精度で、並びに上述のように比較的広範囲の温度にわたってその温度を認識することを必要とする場合がある。しかし、既成の個別サーミスタ８０は、この望ましい精度水準を満たせない場合がある。そのために、典型的には、サーミスタ８０が報告する温度を較正しなければならない。これは、製造工程に複雑さと時間とを加えて、追加の機器を必要とする。例えば、ＩＰＧ（好ましくは、その回路は完成しているが、バッテリはまだ取り付けられていない中間の段にある）は、既知の温度に（例えば、オーブン内に）「浸す」必要があり、その後にサーミスタ８０の温度をマイクロコントローラ６０が読取り、次にマイクロコントローラ６０は、サーミスタ８０から報告された温度を既知の温度に合わせるために調節を行う。サーミスタ８０の精度不足を補償するためのこの調節は、マイクロコントローラ６０の内部で行うか（例えば、報告された温度を正確な温度に変換するようにそのプログラミングを修正することにより）、又は抵抗器Ｒ０の値を調整することによるとすることができる。この較正手順は、好ましくは、１よりも多い温度（例えば、０℃及び６０℃かその付近で、並びに恐らくは中間の温度でも）で行われ、サーミスタ８０の意図する作動範囲にわたってその適切な較正を保証する。この手順に更に難しさを加えるのは、アナログ／デジタル変換器６１のようなサーミスタの温度の読取りに関連して使用される特定回路が、極端な温度では確実に機能することができず、誤作動するか又は温度測定の不正確性を増す場合があるということである。
【００１３】
これに加えて、サーミスタ８０は、一般的にＩＰＧのＰＣＢ４０に装着されるが、本発明者はこれを好まない。小さいが、サーミスタ８０は、ＰＣＢ４０によって収容される必要があり、他の構成要素のための空間をより少なくし、かつＰＣＢ及びＩＰＧのサイズの縮小を妨げる。表面実装サーミスタ８０も、機械的な損傷を受けやすい。
【００１４】
最後に、典型的な表面実装サーミスタ８０は、一般的に１０ｋΩ又はそれよりも低い抵抗を有する。サーミスタ８０が含まれ、相当する抵抗（例えば、Ｒ０）の抵抗器を有することのできる抵抗ネットワークは、従って、アナログ回路電源電圧Ｖａに対する典型的なレベルで少なくとも数十μＡの電流を引き出す場合がある。これは、電源Ｖａから、従って、最後にはバッテリ３６からの相対的に大きい電流引き出しである。これは、温度感知が、永久型バッテリ３６をより急速に消耗させるか又は再充電型バッテリ３６のより頻繁な充電を必要とすることになるので、継続的な温度モニタを困難なものにする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
感知温度に応じて基準電流を生成するように構成された第１段、基準電流の表現を受け入れるように構成された第２段であって、第２段が、温度閾値に従って設定される少なくとも１つの閾値電圧を生成するように構成され、その少なくとも１つの閾値電圧が、基準電流の表現を受け入れる第２段内の少なくとも１つの閾値抵抗によって設定される上記第２段、及び基準電流の表現を受け入れるように構成され、感知温度を示す温度電圧を生成するように構成された第３段を含む温度センサ及び閾値設定回路を含む温度感知回路を開示する。
【００１６】
温度センサ及び閾値設定回路は、制御信号を受信することなく受動的に温度電圧と少なくとも１つの閾値電圧とを生成することができ、第１段で生成される基準電流は、温度と共にポジティブに変化することができる。
【００１７】
第１段は、２つのダイオードデバイスを含むＰｔａｔ電流基準器を含むことができ、基準電流は、第１段の第１抵抗と２つのダイオードデバイスの面積比とによって設定される。
【００１８】
第１段、第２段、及び第３段は、第１段の基準電流を第２段及び第３段にミラーリングして第２段及び第３段が受け入れる基準電流の表現を生成するように構成された電流ミラートランジスタを含むことができる。第１段、第２段、及び第３段は、電源電圧と基準電圧の間に並列に配線することができる。
【００１９】
第２段は、少なくとも１つの閾値抵抗と直列にダイオードデバイスを含み、ダイオードデバイスは、第２段において温度感応電圧降下を生成する。少なくとも１つの閾値電圧は、少なくとも１つの閾値抵抗及びダイオードデバイスにわたる電圧を含むことができる。第２段は、第１温度閾値及び第２温度閾値に従ってそれぞれに設定される第１閾値電圧及び第２閾値電圧を生成するように構成することができ、第１閾値電圧及び第２閾値電圧は、基準電流の表現を受け入れる第２段内の第１閾値抵抗及び第２閾値抵抗によって設定される。第１閾値抵抗及び第２閾値抵抗は、直列に接続することができる。第１閾値電圧は、第１閾値抵抗及びダイオードデバイスにわたる電圧を含むことができ、第２閾値電圧は、第１閾値抵抗、第２閾値抵抗、及びダイオードデバイスにわたる電圧を含む。
【００２０】
第２段は、第１閾値電圧及び第２閾値電圧を生成するように構成することができ、第１閾値電圧は、第１温度閾値に従って設定され、第２閾値電圧は、第２温度閾値に従って設定される。少なくとも１つの閾値電圧は、これに加えて、温度と共に変化しないように設定することができる。
【００２１】
第３段は、基準電流の表現を受け入れる第３抵抗を含むことができ、温度電圧は、第３抵抗にわたる電圧降下を含む。第３段は、基準電流の整数スカラーを受け入れるように構成することができる。第３段は、第３抵抗と直列の温度感応ダイオードデバイスを含まない場合がある。少なくとも１つの閾値電圧は、これに加えて、第３抵抗にわたる電圧降下に鑑みて設定することができる。
【００２２】
開示する回路はまた、温度電圧と少なくとも１つの閾値電圧とを受け入れるように構成された温度閾値検出器回路を含むことができ、温度閾値検出器回路は、各閾値電圧に対するデジタル信号を生成するように構成され、各デジタル信号は、温度電圧が閾値電圧のうちの１つによって設定される温度閾値を通過したか否かを示している。温度閾値検出器回路は、少なくとも１つの比較器を含むことができ、各比較器は、温度電圧を閾値電圧のうちの１つと比較してデジタル信号のうちの１つを生成するように構成される。回路は、少なくとも１つのデジタル信号を受信するように構成されたデジタル回路を更に含むことができ、温度閾値検出器回路は、有効化信号に従って少なくとも１つのデジタル信号を生成するように構成された有効化回路を更に含むことができる。
【００２３】
感知温度を示す温度電圧と温度閾値を示す少なくとも１つの閾値電圧とを生成するように構成された温度センサ及び閾値設定回路であって、少なくとも１つの閾値電圧が少なくとも１つの閾値抵抗によって設定される上記温度センサ及び閾値設定回路と、温度電圧と少なくとも１つの閾値電圧とを受け入れるように構成された温度閾値検出器回路であって、温度閾値検出器回路が、各閾値電圧に対するデジタル信号を生成するように構成され、各デジタル信号が、温度電圧が閾値電圧のうちの１つによって設定される温度閾値を通過したか否かを示す上記温度閾値検出器回路とを含む代替温度感知回路も開示する。
【００２４】
温度センサ及び閾値設定回路は、制御信号を受信することなく受動的に温度電圧と少なくとも１つの閾値電圧とを生成することができる。温度センサ及び閾値設定回路は、電源電圧と基準電圧の間に並列に配線された複数の段を含むことができる。複数の段の第１段は、感知温度に応じた基準電流を生成するように構成することができる。第１段は、２つのダイオードデバイスを含むＰｔａｔ電流基準器を含むことができ、基準電流は、第１段の第１抵抗と２つのダイオードデバイスの面積比とによって決定される。
【００２５】
複数の段の第２段は、少なくとも１つの閾値電圧を生成することができ、複数の段の第３段は、温度電圧を生成することができる。第２段及び第３段は、電流ミラー回路を通じて基準電流の表現を受け入れるように構成することができる。
【００２６】
第２段は、少なくとも１つの閾値抵抗と直列にダイオードデバイスを含み、ダイオードデバイスは、第２段において温度感応電圧降下を生成する。少なくとも１つの閾値電圧は、少なくとも１つの閾値抵抗及びダイオードデバイスにわたる電圧を含むことができる。
【００２７】
第３段は、基準電流の表現を受け入れる第３抵抗を含むことができ、温度電圧は、第３抵抗にわたる電圧降下を含む。
【００２８】
温度閾値検出器回路は、少なくとも１つの比較器を含むことができ、各比較器は、温度電圧を閾値電圧のうちの１つと比較してデジタル信号のうちの１つを生成するように構成される。回路は、少なくとも１つのデジタル信号を受信するように構成されたデジタル回路を更に含むことができる。
【００２９】
感知温度を示す温度電圧と温度閾値を示す少なくとも１つの閾値電圧とを生成するように構成された温度センサ及び閾値設定回路を含む埋込可能医療デバイスも開示し、少なくとも１つの閾値電圧は、少なくとも１つの閾値抵抗によって設定され、温度閾値検出器回路は、温度電圧と少なくとも１つの閾値電圧とを受け入れるように構成され、温度閾値検出器回路は、各閾値電圧に対するデジタル信号を生成するように構成され、各デジタル信号は、温度電圧が閾値電圧のうちの１つによって設定される温度閾値を通過したか否かを示し、デジタル回路は、少なくとも１つのデジタル信号を受信するように構成される。
【００３０】
温度センサ及び閾値設定回路は、電源電圧と基準電圧の間に並列に配線された複数の段を含むことができる。複数の段の第１段は、感知温度に応じて基準電流を生成するように構成することができる。複数の段の第２段は、温度閾値を示す少なくとも１つの閾値電圧を生成することができ、複数の段の第３段は、感知温度を示す温度電圧を生成することができる。第２段及び第３段は、電流ミラー回路を通じて基準電流の表現を受け入れるように構成することができ、少なくとも１つの抵抗は、第２段にあるとすることができる。
【００３１】
温度閾値検出器回路は、少なくとも１つの比較器を含むことができ、各比較器は、温度電圧を閾値電圧のうちの１つと比較してデジタル信号のうちの１つを生成するように構成される。温度閾値検出器回路は、有効化信号に従って少なくとも１つのデジタル信号を生成するように構成された有効化回路を更に含むことができる。有効化信号は、周期的に送出することができ、デジタル回路は、少なくとも１つのデジタル信号の最新値を保持するためにラッチ又はレジスタを含むことができる。
【００３２】
デジタル回路は、少なくとも１つのデジタル信号を精査し、かつ少なくとも１つのデジタル信号が少なくとも１つの温度閾値を通過したことを示す場合にアクションを取るように構成された温度制御回路を含むことができる。
【００３３】
埋込可能医療デバイスは、外部デバイスから磁気充電場を受信するための充電コイルを更に含むことができ、アクションは、充電コイルを無効化又は有効化する段階を含み、又はアクションは、少なくとも１つの温度閾値を通過したという表示をテレメトリする段階を含む。デバイスは、電源電圧又はクロックを含むことができ、アクションは、電源電圧又はクロック速度を調節する段階を含む。アクションは、埋込可能医療デバイスから患者への治療の提供を無効化するか又は有効化する段階を含むことができる。
【００３４】
デジタル回路は、異なる時間に生成される少なくとも１つのデジタル信号の値を格納するメモリを含むことができる。デジタル回路は、メモリ内の少なくとも１つのデジタル信号の値を精査するように構成された温度アルゴリズムを用いてプログラムすることができ、温度アルゴリズムは、指令に従って実行するように構成することができる。医療デバイスは、外部デバイスから指令を無線で受信するように構成されたテレメトリ回路を含むことができる。
【００３５】
温度アルゴリズムは、少なくとも１つのデジタル信号の値を精査して埋込可能医療デバイスが患者への埋め込みに適合しているか否かを決定するように構成することができ、テレメトリ回路は、その適合性を外部デバイスへ無線で送信するように構成される。デジタル回路は、埋込可能医療デバイスが埋め込まれた患者への治療を加えるように更に構成される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】従来技術による埋込可能パルス発生器（ＩＰＧ）の平面図である。
【図１Ｂ】従来技術による埋込可能パルス発生器（ＩＰＧ）の断面図である。
【図２】従来技術に従ってＩＰＧ温度を検出するオフ−チップサーミスタの使用を含むＩＰＧ内の回路を示す図である。
【図３】本発明の実施形態による温度センサ及び閾値設定回路と温度閾値検出回路とを含むＩＰＧのための改善された温度感知回路のブロック図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態によりＩＰＧ温度を感知して温度閾値を通過した時刻を決定するのに使用されるアナログ信号Ｖｐｔａｔ、Ｖｈｉ、及びＶｌｏの生成を含む温度センサ及び閾値設定回路の例を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態によりアナログ信号を解釈するための並びに温度閾値の通過を示すデジタル信号Ｄ＋及びＤ−を生成するための温度閾値検出回路の例を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に従って図４Ａ及び４Ｂの回路によって生成された信号を温度の関数として示す図である。
【図５】本発明の実施形態に従って温度センサ及び閾値設定回路内の抵抗器を集積回路上に配置してその分散を低減することができる方法を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態に従って改善された温度感知回路からデジタル信号を受信するデジタル回路の例を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に従って改善された温度感知回路からデジタル信号を受信するデジタル回路の例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に従ってＩＰＧの磁気誘導充電を制御するための図６Ａのデジタル回路の使用法を示す図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態に従って単一温度閾値に関してＩＰＧ温度がアサートされる改善された温度感知回路に対する修正を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の実施形態に従って単一温度閾値に関してＩＰＧ温度がアサートされる改善された温度感知回路に対する修正を示す図である。
【図８Ｃ】本発明の実施形態に従って単一温度閾値に関してＩＰＧ温度がアサートされる改善された温度感知回路に対する修正を示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態に従って２よりも多い温度閾値に関してＩＰＧ温度がアサートされる改善された温度感知回路に対する修正を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態に従って２よりも多い温度閾値に関してＩＰＧ温度がアサートされる改善された温度感知回路に対する修正を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の実施形態に従って２よりも多い温度閾値に関してＩＰＧ温度がアサートされる改善された温度感知回路に対する修正を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の実施形態に従って温度センサ及び閾値設定回路に段を追加することによって２よりも多い温度閾値に関してＩＰＧ温度がアサートされる改善された温度感知回路に対する修正を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施形態に従って温度センサ及び閾値設定回路に段を追加することによって２よりも多い温度閾値に関してＩＰＧ温度がアサートされる改善された温度感知回路に対する修正を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の実施形態に従って生成されるＶｈｉ及びＶｌｏ信号の両方が温度と共に変化しない改善された温度感知回路に対する修正を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態に従って生成されるＶｈｉ及びＶｌｏ信号の両方が温度と共に変化しない改善された温度感知回路に対する修正を示す図である。
【図１１Ｃ】本発明の実施形態に従って生成されるＶｈｉ及びＶｌｏ信号の両方が温度と共に変化しない改善された温度感知回路に対する修正を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に従って２つの温度窓に関してＩＰＧ温度を評価するのに使用される改善された温度感知回路の二重化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
「埋込可能パルス発生器（ＩＰＧ）」のような「埋込可能医療デバイス（ＩＭＤ）」のための改善された温度感知回路が含められるが、回路は、他のデバイス及び集積回路でも同様に使用することができる。回路は、ＩＭＤ内で治療上の刺激パルスを生成する「特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）」のようなＩＭＤ内にある他の集積回路に含めることができる。温度センサ及び閾値設定回路は、感知温度及び少なくとも１つの温度閾値、並びに好ましくは上側及び下側両方の温度閾値を示すアナログ電圧信号を生成する。このような回路では、Ｐｔａｔ電流基準器段及び追加の段を使用し、これらの段は、望ましい温度閾値に基づいて設定される抵抗を収容する。これらのアナログ電圧は、温度閾値検出回路で受け取られ、それによって感知温度が温度閾値を通過したか否か、並びに好ましくは感知温度が上側温度閾値を上回ったか又は下側温度閾値を下回ったか否かを示すデジタル信号が生成される。その後にデジタル信号をＩＭＤ内のデジタル回路に与えて、そこで後の精査ために時間の関数として格納し、又はＩＭＤの作動を制御するために直ちに使用することができる。改善された温度感知回路は、従来技術に使用されるサーミスタベースの手法と比べてごく僅かな電力（例えば、５００ｎＡ）しか引き出さず、従って、ＩＰＧのバッテリを過度に消耗させることなく継続的な温度モニタを可能にする。
【００３８】
改善された温度感知回路１００は、図３に最初に示されており、温度センサ及び閾値設定回路１１０と温度閾値検出回路１５０とを含む。回路１１０は、ＩＰＧの感知温度を示すＶｐｔａｔと、以下で更に説明する望ましい上側及び下側温度閾値（Ｔｈｉ及びＴｌｏ）に従って設定されるＶｈｉ及びＶｌｏの一方又は両方とを含むアナログ信号を生成する。Ｖｐｔａｔと、Ｖｈｉ及びＶｌｏの一方又は両方とが回路１５０に与えられ、それによってデジタル信号Ｄ＋及びＤ−の一方又は両方が生成されるが、これらはそれぞれ、温度がＴｈｉを上回った（その場合に、Ｄ＋＝「１」）か否か、及び／又は温度がＴｌｏを下回った（その場合に、Ｄ−＝「１」）か否かをデジタル回路２００に示す。その後にデジタル回路２００は、後述するように、デジタル信号Ｄ＋及び／又はＤ−に基づいてアクションを取ることができる。
【００３９】
図４Ａ−図４Ｃで、回路１１０及び１５０は、ＩＰＧに対して適切な温度窓を定める上側及び下側温度閾値Ｔｈｉ及びＴｌｏに対してＩＰＧ温度を評価する段階に関連すると仮定する。しかし、これは厳密には必要でなく、その理由は、図８Ａ−図８Ｃに関して後述するように単一温度閾値に対して温度を評価するように、又は図９Ａ−図１０Ｂに関して後述するように２よりも多い温度閾値に対して温度を評価するように両回路を修正することができるからである。Ｔｌｏ及びＴｈｉは、引き続く説明では０℃及び６０℃と仮定されるが、これは厳密には必要でなく、当業者が本発明の開示の精査によって理解するように、他の温度閾値を回路１１０に設定することができる。
【００４０】
図４Ａは、温度センサ及び閾値設定回路１１０を示し、それは、アナログ回路電源電圧ＶａとＧＮＤのような基準電圧の間に並列に配線されたいくつかの段１１２−１２０を含む。
【００４１】
段１１２は、基準電流Ｉｐｔａｔを発生させる公知のＰｔａｔ電流基準器を含む。図示のように、Ｐｔａｔ電流基準器１１２は、トランジスタ１２２及び１２３、並びに１３２及び１３３から形成される２つの電流ミラーを含むカスコード電流源を含む。マッチング電流Ｉｐｔａｔは、Ｐｔａｔ電流基準器１１２の両脚に形成される。公知のように、従って説明しないが、Ｉｐｔａｔは、以下の式に従って抵抗Ｒ１と、２つのＰＮＰトランジスタ１３４及び１３６のベース−エミッタ面積の比Ａ（例えば、２５）とによって設定されるように、温度（Ｔ）と共にポジティブに変化する：
2017509381.tif 000003
ここで、ｋはボルツマン定数（１．３８ｘ１０-23Ｊ／Ｋ）であり、ｑは電子電荷（１．６０ｘ１０-19Ｃ）である。トランジスタ１３４及び１３６は、それらのコレクターとベースを短絡してダイオードとして配線されることに注意されたい。真のダイオードをそれらの位置に使用することができ、本明細書では、真のダイオード、ダイオード配線トランジスタ、及び同様な回路デバイスを一緒に説明するために「ダイオードデバイス」を使用する。
【００４２】
Ｒ１は、一般的に、Ｉｐｔａｔを制限して温度センサ及び閾値設定回路１１０による電力消費を抑制するように選択され、好ましくは対象温度範囲のＩＰＧ１０で予期される名目上の温度で設定することができる。例えば、Ｒ１は、３０℃でのＩＰＧの作動を仮定して設定することができ、この温度は、一般的に、室温（２３℃）とＩＰＧ１０が患者に埋め込まれた状態での体温（３７℃）との両方に近い。３０℃は、偶然にも選択された温度閾値０℃と６０℃の中間点でもあるが、この中間点でＲ１を設定することは厳密には必要でない。３０℃では、Ｉｐｔａｔは、低電力引き出しに対して望ましくは５０ｎＡと仮定する。その場合に、Ｒ１は、式（１）を並べ変えることにより、並びにＴ＝３０℃をケルビン目盛りに調節することにより、以下のように設定することができる。
2017509381.tif 000004
【００４３】
Ｉｐｔａｔは、トランジスタ１２３からトランジスタ１２６へミラーリングされて、温度電圧段１１６にＩｐｔａｔの表現を生成する。段１１６は抵抗器Ｒ３を含み、この抵抗器両端の電圧降下Ｖｐｔａｔは、温度と共にポジティブに変化して、ＩＰＧの感知温度を示すために回路１１０に使用される：
2017509381.tif 000005
Ｖｐｔａｔは感知温度を示すために使用されるので、温度電圧と呼ぶことができる。
【００４４】
２つの電流ミラートランジスタ１２６を設けるので、２Ｉｐｔａｔを段１１６に通すことに注意されたい。（トランジスタ１２３の２倍の幅を含む単一トランジスタ１２６も使用可能である。）この段で高電流を使用することは、様々な温度でのＶｐｔａｔの変動範囲を増加させるのに好ましい。しかし、これは厳密には必要でなく、必要であれば、より広範囲にわたってＶｐｔａｔを変化させるために、例えば、Ｉｐｔａｔ（単一トランジスタ１２６で供給されるように）、又は３Ｉｐｔａｔ（３つのトランジスタ１２６で供給されるように）のような別数量のＩｐｔａｔを使用することもできる。
【００４５】
Ｉｐｔａｔはまた、トランジスタ１２３からトランジスタ１２４へミラーリングされて、ｈｉ／ｌｏ閾値電圧段１１４にＩｐｔａｔの表現を生成し、それによって以下で更に説明するように、上側及び下側温度閾値Ｔｈｉ及びＴｌｏに従って設定される２つの電圧Ｖｈｉ及びＶｌｏを生成する。Ｉｐｔａｔは、２つの抵抗器Ｒ２ａ及びＲ２ｂ、並びにダイオードデバイス１３８によって受け取られ、従って以下のようになる。
2017509381.tif 000006
2017509381.tif 000007
以下で更に説明するように、Ｖｈｉ及びＶｌｏは望ましい温度閾値に従って設定されるので、閾値電圧と呼ぶことができる。更に、段１１４の抵抗器Ｒ２ａ及びＲ２ｂは、閾値電圧Ｖｈｉ及びＶｌｏを設定するために使用するので、閾値抵抗と呼ぶことができる。
【００４６】
ダイオードデバイス１３８両端の電圧降下Ｖｂｅ１は、公知のように温度と共にネガティブに変化するということに注意されたい。Ｖｂｅ１は、名目上０．６５Ｖ（２５℃）に等しいが、温度と共に約−２．０ｍＶ／℃の割合で変化する。従って、Ｖｂｅ１は、Ｔｌｏ＝０℃で約０．７Ｖ、Ｔｈｉ＝６０℃で約０．５８Ｖである。
【００４７】
開始段１１８は、温度センサ及び閾値設定回路１１０においては任意的にあるが、回路１１０が初期化された時に適正に機能して式（１）によってＩｐｔａｔを確立するのに有用である。これは、制御信号を受信することなく行われる。Ｉｐｔａｔは、トランジスタ１２３及び１２８を使用して開始段１１８内にミラーリングされる。Ｉｐｔａｔが初期化時のように低い場合に、ダイオードデバイス１４０両端の電圧Ｖｓは相対的に低いことになる。この電圧Ｖｓは、検出器１４４で感知されて閾値と比較され（例えば、Ｖｓ＜Ｖｔ＝１．７５Ｖ）、これが、Ｐ−チャネル電流ミラートランジスタ１２２−１３０のゲートに与えられるバイアス電圧Ｖｐを低減する。Ｖｐの減少は、これらの電流ミラートランジスタ１２２−１３０をより強くオンにし、それによってＩｐｔａｔを増加させてＶｓを増加させる。Ｉｐｔａｔは、増加する時に最後には式（１）によって制限される。Ｉｐｔａｔが式（１）で規定される値に達すると、Ｖｓは検出器１４４で閾値を超えることになり（例えば、Ｖｓ＞Ｖｔ＝１．７５Ｖ）、その時点で、検出器１４４は、その出力をトライステート化する（切断する）ことによってＶｐの制御を停止する。
【００４８】
電圧バイアス発生器段１２０も温度センサ及び閾値設定回路１１０において任意的にあるが、図４Ｂに関連して後述するように、温度閾値検出器回路１５０におけるＶｐｔａｔ、Ｖｈｉ、及びＶｌｏの下流側処理で役立つバイアス電圧Ｖｐ及びＶｎを与える。Ｉｐｔａｔはトランジスタ１２３及び１３０を使用して電圧バイアス発生器段１２０内にミラーリングされ、この電流は、更にＮ−チャネルトランジスタ１４２を通過してＶｎを発生させる。
【００４９】
温度センサ及び閾値設定回路１１０は、様々な段１１２−１２０により引き出される電流の合計によって主として規定される通りに、非常に僅かな電力、例えば、５００ｎＡ未満しか使用しないということに注意されたい。これは、再充電可能型であるか否かにかかわらず、バッテリ３６の容量と比べて小さく、上述の従来技術のサーミスタ８０が必要とする電流引き出しよりも遥かに小さい。従って、回路１１０は、バッテリ３６を過度に消耗させることなく、ＩＰＧ１０の継続的な温度モニタを可能にする。
【００５０】
Ｖｈｉ及びＶｌｏは、Ｖｐｔａｔ／Ｒ３を考慮して（式（５））抵抗Ｒ２ａ及びＲ２ｂ（式（３）及び（４））の適切な値を選択することにより、望ましい上側及び下側温度閾値Ｔｈｉ及びＴｌｏに従って設定することができる。（Ｐｔａｔ電流基準器１１２内の抵抗Ｒ１は、一般的に式（１）及び（２）によってＩｐｔａｔを望ましい値（５０ｎＡ）に設定するために既に選択されている（１．７ＭΩ）。）
【００５１】
抵抗Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ，及びＲ３の設定は、上述の式（１）を使用して計算可能な望ましい温度閾値でのＩｐｔａｔの値を考慮することで始まる。この式で既に設定されたＲ１を使用すると、Ｔｌｏ＝０℃でＩｐｔａｔ＝４５ｎＡであり、Ｔｈｉ＝６０℃でＩｐｔａｔ＝５５ｎＡである。
【００５２】
Ｉｐｔａｔに対するこれらの値が設定された状態で、アナログ回路電源Ｖａ及び温度閾値検出器回路１５０（図４Ｂ）に対して適切な範囲にわたってＶｐｔａｔの値を生成するように、抵抗器Ｒ３を選択することができる。例えば、Ｔｈｉ＝６０℃でＶｐｔａｔ＝１．１Ｖに設定することは妥当であり、その理由は、この電圧が、Ｖａ未満かつ回路１５０が処理可能な値だからである。その後に上述の式（３）を使用してＲ３を計算することができる：
2017509381.tif 000008
この式を解くと、Ｒ＝１０ＭΩを得る。Ｒ３をこのように設定すると、式（３）によってＴｌｏ＝０℃でのＶｐｔａｔは、２*４５ｎ*１０Ｍ＝０．９Ｖに等しくなり、これも回路で無理なく処理されるが、Ｔｈｉでの値とは有意に異なる電圧であり、それによって対象の温度窓にわたってＶｐｔａｔの有効範囲を設定する。
【００５３】
段１１４の抵抗器Ｒ２ａ及びＲ２ｂは、Ｖｈｉ及びＶｌｏを生成するのに使用されるが、別の方法で選択することもできる。第１の例では、Ｒ２ａ及びＲ２ｂは、対象の温度範囲にわたって一定電圧のＶｈｉを生成するように選択される。Ｖｐｔａｔは、温度と共に増加するが、Ｔｈｉ＝６０℃でＶｈｉを通過しなければならないので、以前に確立されたＶｐｔａｔの高い方の値を使用して、Ｖｈｉ＝Ｖｐｔａｔ＝１．１Ｖになる。Ｖｈｉを一定に保つということは、ＶｈｉがＴｌｏ＝０℃でも１．１Ｖに等しくなければならないことを意味する。これらの要件から、Ｒ２ａとＲ２ｂの和の値は、上述の式（４）を使用して決定することができる：
2017509381.tif 000009
2017509381.tif 000010
これらの式を解くと、Ｒ２ａ＋Ｒ２ｂ＝１２ＭΩを得る。この値では、Ｒ２ａ及びＲ２ｂの両端の電圧降下は、Ｖｂｅ１が温度と共に減少する（−２ｍＶ／℃）のと同じ割合で温度と共に増加し（２ｍＶ／℃）、従って、それらの和は、Ｖｈｉに反映される通り（式（４））、１．１Ｖで一定のままである。
【００５４】
この和をそのように設定すると、ＶｌｏがＲ２ａ及びＲ２ｂの個々の値を決定することができるとこの時点で考えることができる。ＶｐａｔはＴｌｏ＝０℃でＶｌｏを通過しなければならないので、以前に確立されたＶｐｔａｔの低い方の値を使用して、Ｖｌｏ＝Ｖｐｔａｔ＝０．９Ｖになる。この要件から、Ｒ２ｂの値は、上述の式（５）を使用して決定することができる：
2017509381.tif 000011
この式を解くと、Ｒ２ｂ＝４．４ＭΩを得るので、Ｒ２ａ＝１２ＭΩ−４．４ＭΩ＝７．６ＭΩになる。
【００５５】
第２の例では、温度センサ及び閾値設定回路１１０は、対象の温度範囲にわたって変化する電圧としてＶｈｉ及びＶｌｏを生成することができ、これは帰するところ、抵抗器Ｒ２ａが第１の例で設定される値から変わることを可能にする。Ｒ２ｂは再び、第１の例のように式（８）で設定される通り、４．４ＭΩに等しい。Ｒ２ｂをこのように設定すると、ＴｌｏでのＶｈｉの値にかかわらず、ＶｈｉがＲ２ａを設定することができるとこの時点で考えることができる。ＶｐａｔはＴｈｉ＝６０℃でＶｈｉを通過又は交差しなければならない。すなわち、Ｔｈｉ＝６０℃でＶｐｔａｔ＝Ｖｌｏ＝１．１Ｖになる。この要件から、Ｒ２ａの値は、式（４）を使用して決定することができる：
2017509381.tif 000012
この式を解くと、Ｒ２ａ＝５．１ＭΩを得る。
【００５６】
他の修正を行って、同様に対象の温度範囲にわたってＶｌｏを一定値に設定することができる。第３の例では、Ｒ１＝１．７ＭΩ、Ｒ２ａ＝１８ＭΩ、Ｒ２ｂ＝１２ＭΩ、及びＲ３＝２０ＭΩであり、対象の温度範囲の全体を通じて一定値Ｖｌｏ＝１．８Ｖを得る。これらの抵抗値の導出は示さないが、以上の説明に基づいて明らかであろう。
【００５７】
抵抗Ｒ１、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、及びＲ３の値をこのように確立して、得られる信号Ｖｐｔａｔ、Ｖｈｉ、及びＶｌｏをこれらの例に対して温度の関数として図４Ｃに示すが、Ｖｐｔａｔは望む通りにＴｈｉでＶｈｉを及びＴｌｏでＶｌｏを通っている。要約すると、Ｒ１、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、及びＲ３を定めることにより、回路１１０の電流引き出しがほぼ制限され、温度閾値Ｔｈｉ及びＴｌｏの値が手近な用途に望ましく設定される。
【００５８】
これらの閾値を超えるか否かは、温度閾値検出器回路１５０で決定され、これを図４Ｂに詳細に示している。回路１５０は、検出されるＩＰＧ温度がＴｈｉ及びＴｌｏを通過する時にそれぞれ設定される上側温度及び下側温度のデジタル信号Ｄ＋及びＤ−を送出するように作動する。従って、Ｖｐｔａｔ＞Ｖｈｉの場合に、ＩＰＧ温度はＴｈｉ＝６０℃よりも高く、従って、Ｄ＋は回路１５０によって「１」に設定される。Ｖｐｔａｔ＜Ｖｌｏの場合に、ＩＰＧ温度はＴｌｏ＝０℃よりも低く、Ｄ−は「１」に設定される。従って、Ｄ＋とＤ−の両方が「０」の時には、ＩＰＧは温度窓内にある。勿論、これは厳密には必要でなく、Ｄ＋及びＤ−は、必要に応じて「１」又は「０」のいずれかとすることができる。例えば、Ｖｐｔａｔ＞Ｖｈｉの場合にＤ＋を「１」に設定することができ、Ｖｐｔａｔ＞Ｖｌｏの場合にＤ−を「１」に設定することができる。
【００５９】
厳密に必要としないが、アナログ信号Ｖｐｔａｔ、Ｖｈｉ、及びＶｌｏをローパスフィルタ１５５で処理して、過渡状態を除去してそれらの値を平滑化することができる。フィルタリングされたこれらの電圧は、高電圧比較器１６０ａ及び低電圧比較器１６０ｂを含む比較器段１６０に提示され、これらは、デジタル信号Ｄ＋及びＤ−の前駆体である信号Ｖ＋及びＶ−を出力するが、信号Ｖ＋及びＶ−はまだアナログ回路電源電圧Ｖａを参照している。電圧バイアス発生器段１２０（図４Ａ）で発生した通りのバイアス信号Ｖｐ及びＶｎをトランジスタ１６１及び１６２に与えることができるということに注意されたい。それによってトランジスタ１２３のＩｐｔａｔをトランジスタ１６１にミラーリングし、並びに段１２０内のトランジスタ１４２のＩｐｔａｔをトランジスタ１６１にミラーリングすることが可能になり、その後にトランジスタ１６１及び１６２を使用して、比較器１６０ａ及び１６０ｂとの間で電流をソース及びシンクすることができる。便利ではあるが、比較器にバイアスする（給電する）このような手段は、厳密には必要でない。信号Ｖ＋及びＶ−は、必要に応じて再度ローパスフィルタ１６５で処理することができ、有効化回路１７０に提示される。
【００６０】
有効化回路１７０は、デジタル有効化信号ＥＮ*（能動低）を受け入れ、並びにアナログ回路電源電圧Ｖａとデジタル回路電源電圧Ｖｄの両方を受け取って、信号Ｖ＋及びＶ−をデジタル回路２００に使用されるＶｄ電源ドメインにレベルシフトさせることを可能にする。従って、温度測定を行うことが望ましい時には、ＥＮ*は「０」に設定され、Ｖ＋及びＶ−の値は、有効化信号の補集合（「１」）と論理積を取られて、デジタル回路２００で受取り可能なデジタル信号Ｄ＋及びＤ−として電源Ｖｄを参照している。有効化信号ＥＮ*は、図６Ａ−図６Ｂに関連して以下で更に説明するように、周期的に（例えば、１０秒毎に）又は必要に応じて送出することができる。
【００６１】
温度センサ及び閾値設定回路１１０及び改善された温度感知回路１００の温度閾値検出器回路１５０は共に、集積回路内に容易に統合される標準的な構成要素で作られている。温度感知回路１００は、上述のサーミスタ８０のような個別のオフ−チップ構成要素の使用に頼らず、ＩＰＧのＰＣＢ４０を省スペース化して温度感知に悪影響を与える機械的損傷の可能性を低減する。好ましい例では、回路１００は、上述のようにＡＳＩＣ６５に統合されるが、マイクロコントローラ６０又は別の集積回路と統合することも可能である。回路１００はまた、自身の集積回路チップを含むことができる。
【００６２】
温度センサ及び閾値設定回路１１０及び温度閾値検出器回路１５０は、異なるデバイス間に分割することができる。例えば、回路１１０をＡＳＩＣ６５内に製造して回路１５０をマイクロコントローラ６０内に製造することができ、この場合に、アナログ信号Ｖｐｔａｔ、Ｖｈｉ、及びＶｌｏは、ＡＳＩＣ６５からマイクロコントローラ６０へオフ−バス信号によって送ることができる。
【００６３】
更に、温度感知回路１００は、サーミスタ８０の精度に依存せず、較正を必要とせず、従って、ＩＰＧの製造を簡略化するということに注意されたい。その際、電圧Ｖｐｔａｔ、Ｖｈｉ、及びＶｌｏは、Ｉｐｔａｔと抵抗Ｒ１、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、及びＲ３とＶｂｅ１とに依存するということに注意されたい（式（３）−（５））。Ｖｂｅ１の背景にある物理は、ダイオードデバイス１３４−１３８（図４Ａ）を形成するために使用する工程とは本質的に無関係であり、従って、Ｖｂｅ１は、半導体ウェーハ上の集積回路形成に内在する工程変動と共に変化しない。従って、Ｖｂｅ１は、Ｖｐｔａｔ、Ｖｈｉ、又はＶｌｏの精度に明らかに影響を与えない。
【００６４】
しかし、Ｉｐｔａｔは変動することになり、それは主として、抵抗Ｒ１、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、及びＲ３が工程変動と共に変化し、例えば、ウェーハ毎に、又は集積回路が製造される１枚のウェーハ内でさえ変化する場合があるからである。しかし、温度センサ及び閾値設定回路１１０は、抵抗の変化が基準電流Ｉｐｔａｔの変化によって補償されることになるので、このような工程変動にほとんど影響されない。これらの変化は回路１１０において大きく相殺されて、電圧Ｖｐｔａｔ、Ｖｈｉ，及びＶｌｏを正確な望ましい値で与える。
【００６５】
例えば、温度センサ及び閾値設定回路１１０の特定の集積回路製造での抵抗Ｒ１、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、及びＲ３が、その集積回路でこれらの抵抗を形成するのに使用される材料（典型的にはポリシリコン）の加工変動によって所望（すなわち、上記で決定された通り）の値よりも１０％高いと仮定する。Ｒ１の１０％の増加は、式（１）によってＩｐｔａｔを１０％低減することになり、これも、ミラーリングされる段１１４及び１１６のＩｐｔａｔを低減する。しかし、これらの段でＲ２ａ、Ｒ２ｂ、及びＲ３も１０％だけ増加するので、それらの両端の電圧降下（Ｉｐａｔ＊Ｒｘ）は一定のままである。要するに、温度センサ及び閾値設定回路１１０は、抵抗器の値が変化する場合でさえも自己補償を行う。
【００６６】
確実に抵抗Ｒ１、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、及びＲ３を等しくスケーリングする（すなわち、それらの抵抗全てが同じ割合だけ増加又は減少する）対策を取ることにより、精度を更に高めることができる。各製造された集積回路内の抵抗器は、一般的に、本質的に同じ位置に配置されることになり、その位置にわたる加工変動は取るに足りないものとすることができるので、その必要がない場合がある。それでも尚、抵抗器は、互いに対する変動を低減する方法で集積回路のその位置に配置することができる。例えば、図５に示すように、抵抗器Ｒは複数部分Ｒ’（例えば、ポリシリコン）に、この例では４分割され、各抵抗器Ｒに対する複数部分Ｒ’は、各抵抗Ｒ内の各部分Ｒ’がその位置にわたる加工変動をある程度「拾い上げる」ことになるように、その位置の周りに分配される。抵抗器部分Ｒ’は直列に結合されて（例えば、典型的な集積回路の金属相互接続及び接点を使用して）各抵抗Ｒを形成し、その後にその抵抗は図４Ａに示す回路１１０内の別の構成要素に接続される。
【００６７】
抵抗Ｒ１、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、及びＲ３の各々は上述のように異なる値を含むことができるので、各部分Ｒ’は、適切なサイズにされて望ましい抵抗値を取ることができる。その際、各部分Ｒ’は長さＬ及び幅Ｗを有し、公知のように、そのいずれかのサイズを調節してその抵抗値を取ることができる。温度感知回路１００の実際の実施に対する、つまりＲ１、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、及びＲ３の決定値に対する部分Ｒ’のこのようなサイズ設定は、簡単のため図５には示していない。
【００６８】
温度センサ及び閾値設定回路１１０の自己補償性の結果として、並びに図５の抵抗器レイアウトスキームによって潜在的に更に促進されるように、温度感知回路１００は対象温度範囲にわたって±１℃以内で温度を検出することができると見積もられ、この精度は、較正なしで、本明細書で説明するＩＰＧ用途には十分である。温度感知回路１００の較正が必要であるとは考えられないが、それでも尚、例えば、ヒューズや他のプログラミング技術を使用して回路１１０内の１又は２以上の抵抗を調節可能にすることにより、較正を実施することができる。
【００６９】
図６Ａ及び図６Ｂは、ＩＰＧ温度を示すデジタル信号Ｄ＋及びＤ−を受信するデジタル回路２００の別の例を示し、デジタル回路２００がこの温度データを使用することができる別の方法を示している。有効化信号ＥＮ*は、例えば、ＡＳＩＣ６５又はマイクロコントローラ６０によって送出することができ、継続的に測定されるＩＰＧ温度に対して周期的に送出し、又は指令に基づいて又は温度感知が望ましい時、すなわち、格納又は分配モード時、治療上の刺激パルスを与える時、磁気充電場を受信する時のようなＩＰＧの所定作動モード中に送出することができる。デジタル回路２００は、ＡＳＩＣ６５上に、又はマイクロコントローラ６０上に、又はＩＰＧ１０内の他の場所に回路を含むことができる。温度感知回路１００及びデジタル回路２００は異なるデバイス上にある場合に（例えば、回路１００はＡＳＩＣ６５上にあり、デジタル回路２００はマイクロコントローラ６０上にある）、Ｄ＋及びＤ−の値は、デジタルバス７５（図２）を通じて又はオフ−バス信号によってデジタル回路に送信することができるということに注意されたい。
【００７０】
図６Ａでは、デジタル回路２００は、有効化信号ＥＮ*がアサートされる時にＤ＋及びＤ−の最新値と共に継続的に更新されるラッチ又はレジスタ２０２を含む。ＩＰＧ温度制御回路２０４は、ラッチ又はレジスタ２０２内のＤ＋及びＤ−の値を継続的にモニタし、いずれかの信号が温度閾値を通過したことを示す場合に（「１」）、回路２０４は即時にアクションを取る。多くの異なるアクションが回路２０４によって取られ、どのアクションが取られるかは、Ｄ＋がアサートされた（ＩＰＧが熱すぎることを示す）のか否か、又はＤ−がアサートされた（ＩＰＧが冷たすぎることを示す）のか否かに依存する。温度制御回路２０４が取り得るアクションの僅かに一例を図６Ａに示し、これらは、ＩＰＧ１０の温度を安全限度内に調節して戻そうとするために、又は温度閾値を超えている場合に不安全な又は信頼できない場合があるＩＰＧの作動を無効にするために行われるアクションを含む。
【００７１】
例えば、回路２０４は、デジタル回路電源ＶｄのようなＩＰＧ１０内の１又は２以上の電源を調節することができ、又はＩＰＧに使用されるクロック速度を調節することができる。これはＩＰＧ温度が高すぎる（図示のようにＤ＋＝「１」）場合に特に役に立ち、その理由は、Ｖｄ及び／又はクロック速度を低減することはＩＰＧ１０が発生する熱を低減しやすいからである。（これに代えて、Ｄ−がアサートされた場合に、これらのパラメータを増加させることができる。）
【００７２】
回路２０４はまた、いずれかの温度閾値を通過すると、治療上の刺激パルスの発生のようなＩＰＧ治療を有効化又は無効化することができる。これは、ＩＰＧ温度が作動に対して安全と見なされるＴｌｏ及びＴｈｉによって規定される窓内にない場合に患者を保護するために安全対策として行うことができる。
【００７３】
回路２０４はまた、特に図７に示すように、充電を無効又は有効にすることができる。上述のように、磁気誘導による外部充電はＩＰＧ１０を熱くする場合があり、安全限度を超える（例えば、４１℃）場合に、患者を傷つける場合がある。従って、上述のように抵抗器の値を適切に調節することにより、Ｔｈｉ＝４１℃という上側温度閾値を温度センサ及び閾値設定回路１１０に設定することができる。下側温度閾値Ｔｌｏも設定することができる（例えば、Ｔｌｏ＝３８℃）。その後、ＩＰＧ温度制御回路２０４は、これらの閾値に従ってラッチ又はレジスタ２０２内のＤ＋及びＤ−をモニタし、いつ充電を有効及び無効にするのかを決定することができる。
【００７４】
図７に示すように、Ｔｈｉ＝４１℃を超えたことを示すＤ＋＝「１」の時に、ＩＰＧ１０は、例えば、充電コイル４４を接地するか又は開放することにより、それを無効にすることによって対処することができる。これに代えて、ＩＰＧはそのテレメトリ回路（ＡＳＩＣ６５上の）を使用して外部充電デバイスにこの閾値の通過をテレメトリすることができ、それに応じて外部充電デバイスが、例えば、上述の米国特許出願公開２０１１／００８７３０７号明細書のように磁気充電場を一時停止にするか又は調節することができるようにする。このようなテレメトリは、例えば、再び米国特許出願公開２０１１／００８７３０７号明細書に説明されているように、テレメトリコイル４２（図１Ｂ）により有効にされる周波数偏移キーイング（ＦＳＫ）により、又は充電コイル４４が磁場を受ける時にそれによって有効にされる負荷偏移キーイング（ＬＳＫ）により行うことができる。ＩＰＧ温度が十分に下がると、すなわち、Ｔｌｏを通過し、従って、ＩＰＧ１０は冷めたということを示すＤ−＝「１」になると、再び充電を有効にすることができる。これに代えて、充電の有効化又は無効化は、単一温度閾値Ｔｔｈだけに従って行うことができ、充電は、Ｔｔｈ＝「１」の時に無効にされ、Ｔｔｈ＝「０」の時に有効にされる。改善された温度感知回路１００の単一温度閾値実施形態は、図８Ａ−図８Ｃに関して後述する。
【００７５】
ＩＰＧ温度制御回路２０４は、トランジスタ、抵抗器、及びコンデンサのような個別の回路要素を集積回路内に統合されるか否かにかかわらず含むことができ、又はデジタル回路２００で作動可能なプログラムを（例えば、マイクロコードで）更に含むことができる。
【００７６】
図６Ｂは、デジタル回路２００によるＩＰＧ温度の継続的なモニタ及び格納を説明する。この例では、デジタル回路２００は、好ましくはＩＰＧ１０の耐用期間にわたって周期的に及び継続的に、又は少なくともデバイスが試験又は輸送されている時のような適切な期間中に有効化信号ＥＮ*を送出する。Ｄ＋及びＤ−の値は、ＡＳＩＣ６５やマイクロコントローラ６０のメモリ２１０、又はこれらのデバイスに関連付けられた別のメモリ（例えば、図２のメモリ７０を参照されたい）に時間の関数として格納される。随時に又は外部デバイスからＩＰＧのテレメトリ回路で受信した無線指令に対する応答のような指令に際して、ＩＰＧ温度アルゴリズム２１２は、メモリ２１０に格納された温度データを評価するように実行することができる。
【００７７】
僅かに一例を引用すると、ＩＰＧ温度アルゴリズム２１２は、ＩＰＧが上述のようなその配送中などにＴｌｏ及びＴｈｉの閾値を超える温度をそれまでに体験したか否かを評価することができ、ＩＰＧが埋め込みに適するか否かの表示を生成することができる。その際、アルゴリズム２１２は、どのくらい長くＩＰＧが不適切な温度にあったのかを考慮することができる。例えば、アルゴリズム２１２は、ＩＰＧ１０が図示のように時刻ｔ４からｔ５まで熱過ぎたということを見ることができるが、その時間はＩＰＧが不適切であると示唆するには小さすぎると見なすことができる。対照的に、アルゴリズム２１２は、ＩＰＧ１０が時刻ｔ８７からｔ８９まで冷た過ぎたということを見ることができ、その時間は長すぎるものとすることができ、ＩＰＧは不適切であると示唆することができる。従って、ＩＰＧの送出を受け入れる人又は臨床医は、特定のＩＰＧを患者に埋め込む前に、ＩＰＧのテレメトリ回路から自身の外部デバイスに送信されるアルゴリズム２１２による適合性を無線で精査し、ＩＰＧを埋め込むことが可能か否か、又は製造業者に返却すべきか否かを決定することができる。
【００７８】
ここまでは、温度感知回路１００が上側（Ｔｈｉ）及び下側（Ｔｌｏ）温度閾値により規定される温度窓に関してＩＰＧ温度を評価すると仮定している。しかし、回路１００はまた、ただ１つの温度閾値Ｔｔｈに関してＩＰＧ温度を評価するように修正することができる。図８Ａ−図８Ｃに示す例では、温度閾値ＴｔｈはＴｈｉに類似しており、従って、電圧Ｖｔｈは、上述のようにＶｈｉに類似する（すなわち、Ｖｔｈ＝Ｉｐｔａｔ*Ｒ４＋Ｖｂｅ１、式（４）を対照されたい）回路１１０によって生成される（図８Ａ）。しかし、ＴｔｈはＴｌｏにも類似的とすることができ、ＶｔｈはＶｌｏと同様に生成される。ＶｔｈをＶｐｔａｔと比較してＴｔｈを超えたか否かを示すデジタル信号Ｄｔｈを生成するためには、ただ１つの比較器１６０を必要とするので、回路１５０は簡略化される（図８Ｂ）。図８Ｃは、得られる波形及びＤｔｈを示している。
【００７９】
温度感知回路１００はまた、図９Ａ−図９Ｃに示すように、２よりも多い温度閾値に関して温度を評価するように修正可能である。この例では、温度センサ及び閾値設定回路１１０は、段１１４内に追加の抵抗器（Ｒ５ｘ）を含むように修正され、温度閾値Ｔｘに関連付けられたアナログ電圧Ｖｘがこれらの抵抗間で生成される：
2017509381.tif 000013
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【００８０】
温度閾値Ｔｘはこれらの電圧Ｖｘに対して選択することができ、上述の過程と同様に、それらの温度閾値でのＩｐｔａｔ値を決定し（式（１）により）、Ｔ１でのＶｐｔａｔ値を式（１０ａ）に等しいと置いてＲ５ｄを決定し、従って、Ｖ１を決定し、Ｔ２でのＶｐｔａｔ値を式（１０ｂ）に等しいと置いてＲ５ｃを決定し、従って、Ｖ２を決定し、Ｔ３でのＶｐｔａｔ値を式（１０ｃ）に等しいと置いてＲ５ｂを決定し、従って、Ｖ３を決定し、Ｔ４でのＶｐｔａｔ値を式（１０ｄ）に等しいと置いてＲ５ａを決定し、従って、Ｖ４を決定する。Ｒ５ａ−Ｒ５ｄが設定された状態で、Ｖ１−Ｖ４に対して得られる値を図９Ｃに示すが、Ｖ１−Ｖ４は以前の通りに様々な温度閾値Ｔ１−Ｔ４でＶｐｔａｔを横切り又は交差し、図９Ｂに示すように、これらの閾値の通過が温度閾値検出器回路１５０によって決定されることを可能にする。この例では、図９Ｃに示すように、デジタル信号Ｄ１は、Ｔ１を通過するとアサートされ（「１」）、デジタル信号Ｄ２は、Ｔ２を通過するとアサートされる（「１」）等々である。従って、段１１４は、ｎ個の抵抗器を使用することによってｎ個のＶｘ電圧を与え、ｎ個の温度閾値Ｔｘに対してＩＰＧ温度評価を可能にする。
【００８１】
図１０Ａ及び１０Ｂは、余分の段１１４が温度センサ及び閾値設定回路１１０に追加されて複数閾値温度センサを提供する更に別の修正を示している。図１０Ａに示すように、各段１１４は、図４Ａに関して上述したのと同様に、２つの抵抗器Ｒｘａ及びＲｘｂを有し、従って、Ｖｘｈｉ及びＶｘｌｏ信号を提供する。段１１４ａから１１４ｂ、１１４ｃへの抵抗値の低下（すなわち、Ｒ６ａ＞Ｒ７ａ＞Ｒ８ａ、及びＲ６ｂ＞Ｒ７ｂ＞Ｒ８ｂ）は、得られる電圧の値を低減し（Ｖ１ｈｉ＞Ｖ２ｈｉ＞Ｖ３ｈｉ、及びＶ１ｌｏ＞Ｖ２ｌｏ＞Ｖ３ｌｏ）、これが、図１０Ｂに示すように、これらの電圧が表す温度閾値を低減する（Ｔ１ｈｉ＞Ｔ２ｈｉ＞Ｔ３ｈｉ、及びＴ１ｌｏ＞Ｔ２ｌｏ＞Ｔ３ｌｏ）。
【００８２】
温度閾値検出器回路１５０は、簡単のためにこの修正には示していないが、その構成は先ほどの例に基づいて明らかであり、それが生成することになる例示的なデジタル信号を図１０Ｂに示している。デジタル信号Ｄｘ＋及びＤｘ−は、それぞれＶｐｔａｔによるＶｘｈｉ及びＶｘｌｏの通過に対応して、要するに３つの異なる温度窓を図示のように規定し、温度がＴｘｈｉとＴｘｌｏの間にある時に、Ｄｘ＋及びＤｘ−は共に「０」に等しい。しかし、Ｄｘ信号はまた、図９Ｂ及び図９Ｃで行われるように、その関連する温度閾値を超えるとアサートすることができる。従って、要するに、表される図１０Ａ−図１０Ｃは、１つの２閾値温度窓に関する高低を問わず、その通過が６個のデジタル信号Ｄｘで示される６個の温度閾値Ｔｘを確立するものとして見ることができる。
【００８３】
言い換えれば、各々が２つの抵抗器を含むｎ個の段１１４を設けることにより、図１０Ａの温度センサ及び閾値設定回路１１０は、２ｎ個の電圧を提供することができ、それによってｎ個の温度閾値Ｔｘｈｉとｎ個の温度閾値Ｔｘｌｏとで合計２ｎ個の閾値Ｔｘに対するＩＰＧ温度評価を可能にする。各段１１４はまた、１つ（図８Ａ）又は２つよりも多く（図９Ａ）の抵抗器を含むことができるので、この結論を更に一般化することができ、すなわち、各々がｑ個の抵抗器Ｒｘを含むｎ個の段１１４を設けることにより、温度センサ及び閾値設定回路１１０は、ｑ*ｎ個の電圧を提供することができ、それによってｑ*ｎ個の温度閾値Ｔｘに対するＩＰＧ温度評価を可能にする。各々が電流ミラーを通じてＩｐｔａｔを受け入れる追加の段１１４を加えることにより、温度センサ及び閾値設定回路１１０の電力引出しが増加するということに注意されたい。
【００８４】
追加の段を別目的に温度センサ及び閾値設定回路１１０に使用することができる。例えば、図１１Ａ−図１１Ｃでは、Ｖｈｉ及びＶｌｏは別々の段１１４ａ及び１１４ｂで生成され、異なるＶｐｔａｔ電圧のＶｐｔａｔ（ｈｉ）及びＶｐｔａｔ（ｌｏ）はそれぞれに段１１６ａ及び１１６ｂで生成される。ＶｈｉとＶｌｏの両方とも対象の温度範囲にわたって一定として与えることが望ましい場合に、これは特に役に立ち、これらの段において異なる抵抗器の使用を必要とする。
【００８５】
例えば、段１１４ａのＲ９ａ及びその関連する段１１６ａのＲ１０ａは、一定のＶｈｉ＝１．１Ｖの生成を説明した図４Ｃの例１で以前決定された通りに設定することができる。Ｒ９ａは、その例でのＲ２ａ及びＲ２ｂの決定値を加えることによって設定することができるので、Ｒ９ａは１２ＭΩに等しい。Ｒ１０ａは、その例でのＲ３により、１０ＭΩとして設定することができる。上述のように、これらの抵抗器値は、１．１Ｖという一定値にＶｈｉを確立することになり、Ｖｐｔａｔ（ｈｉ）がこの値でＴｈｉを横切るようにＶｐｔａｔ（ｈｉ）を確立する。段１１４ｂのＲ９ｂ及びその関連する段１１６ｂのＲ１０ｂは、一定のＶｌｏ＝１．８Ｖの生成を説明した図４Ｃの例３で以前決定された通りに設定することができ、すなわち、Ｒ９ｂは、再びその例でのＲ２ａ及びＲ２ｂの決定値を加えることによって設定することができるので、Ｒ９ｂは３０ＭΩに等しい。Ｒ１０ｂは、その例でのＲ３により、２０ＭΩとして設定することができる。上述のように、これらの抵抗器値は、１．８Ｖという一定値にＶｌｏを確立することになり、Ｖｐｔａｔ（ｌｏ）がこの値でＴｌｏを横切るようにＶｐｔａｔ（ｌｏ）を確立する。これを図１１Ｃにグラフに示すが、大部分は図４Ｃに示す例１及び例３の重ね合わせを含む。
【００８６】
図１１Ｂは、この実施形態と共に使用可能な温度閾値検出器回路１５０を示し、図示のようにＶｈｉは、比較器１６０ａでＶｐｔａｔ（ｈｉ）と比較され、一方、Ｖｌｏは、比較器１６０ｂでＶｐｔａｔ（ｌｏ）と比較される。これは、以前の通りにデジタル信号Ｄ＋及びＤ−の生成につながり、再び図１１Ｃに示すように、温度がＴｈｉより高い時にはＤ＋がアサートされ、温度がＴｌｏより低い時にはＤ−がアサートされる。上述のように、デジタル信号は、温度がその関連する閾値を超えて増加する時に、いずれかの方向に（「０」から「１」へ、又は逆も同様に）切り換わることができる。
【００８７】
図１２は、ＩＰＧ１０で１よりも多い温度感知回路１００が使用される別の例を示している。この例では、２つの回路１００ａ及び１００ｂが使用されており、回路１１０ａではその抵抗がＴｌｏａ＝０℃とＴｈｉａ＝６０℃の間の温度、及び回路１１０ｂではその抵抗がＴｌｏｂ＝３８℃とＴｈｉｂ＝４１℃の間の温度を検出するように設定される。従って、回路１００ａは、配送中のＩＰＧ温度を評価するのに役立つようにより大きい温度窓に対して極端な温度を検出するが、一方、回路１００ｂは、図７に関して上述したように、磁気誘導充電中に役立つようにより小さい温度窓に対して温度を検出する。更に他の温度感知回路１００を含めて、単一温度閾値に対して、２つの温度閾値又は複数の温度閾値で規定される窓に対して、再び上述の様々な方法でＩＰＧ温度を評価することができると考えられる。
【符号の説明】
【００８８】
１１０  温度センサ及び閾値設定回路
１１２  Ｐｔａｔ電流基準器
１１８  開始段
１２２  電流ミラートランジスタ
１４２  Ｎ−チャネルトランジスタ
【図１Ａ】
2017509381.tif 000017
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
2017509381.tif 000020
【図４Ａ】
2017509381.tif 000021
【図４Ｂ】
2017509381.tif 000022
【図４Ｃ】
2017509381.tif 000023
【図５】
2017509381.tif 000024
【図６Ａ】
2017509381.tif 000025
【図６Ｂ】
2017509381.tif 000026
【図７】
2017509381.tif 000027
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2017509381.tif 000029
【図８Ｃ】
2017509381.tif 000030
【図９Ａ】
2017509381.tif 000031
【図９Ｂ】
2017509381.tif 000032
【図９Ｃ】
2017509381.tif 000033
【図１０Ａ】
2017509381.tif 000034
【図１０Ｂ】
2017509381.tif 000035
【図１１Ａ】
2017509381.tif 000036
【図１１Ｂ】
2017509381.tif 000037
【図１１Ｃ】
2017509381.tif 000038
【図１２】
2017509381.tif 000039
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月5日(2016.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度感知回路であって、
温度センサ及び閾値設定回路を備え、前記温度センサ及び閾値設定回路は、
感知温度に応じて基準電流を生成するように構成された第１段と、
前記基準電流の表現を受け入れるように構成され、温度閾値に従って設定される少なくとも１つの閾値電圧を生成するように構成された第２段であって、該少なくとも１つの閾値電圧が、該基準電流の該表現を受け入れる該第２段内の少なくとも１つの閾値抵抗によって設定され、前記第２段は前記少なくとも１つの閾値抵抗と直列なダイオードデバイスを含み、このダイオードデバイスは前記第２段に温度感応電圧降下を生成する、前記第２段と、
前記基準電流の表現を受け入れるように構成され、前記感知温度を示す温度電圧を生成するように構成された第３段と、
を備えることを特徴とする温度感知回路。
【請求項２】
前記温度センサ及び閾値設定回路は、制御信号を受信することなく受動的に前記温度電圧及び前記少なくとも１つの閾値電圧を生成することを特徴とする請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記第１段によって生成される前記基準電流は、温度と共にポジティブに変化することを特徴とする請求項１又は２に記載の回路。
【請求項４】
前記第１段は、２つのダイオードデバイスを含むＰｔａｔ電流基準器を含み、
前記基準電流は、前記第１段内の第１抵抗と前記２つのダイオードデバイスの面積の比とによって設定されることを特徴とする請求項３に記載の回路。
【請求項５】
前記第１段、第２段、及び第３段は、該第１段内の前記基準電流を該第２段及び第３段にミラーリングして該第２段及び第３段によって受け入れられる該基準電流の前記表現を生成するように構成された電流ミラートランジスタを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路。
【請求項６】
前記第１段、第２段、及び第３段は、電源電圧と基準電圧の間に並列に配線されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回路。
【請求項７】
前記少なくとも１つの閾値電圧は、前記少なくとも１つの閾値抵抗及び前記ダイオードデバイスにわたる電圧を含むことを特徴とする請求項１に記載の回路。
【請求項８】
前記第２段は、第１温度閾値及び第２温度閾値に従ってそれぞれに設定される第１閾値電圧及び第２閾値電圧を生成するように構成され、前記第１閾値電圧及び前記第２閾値電圧は、前記基準電流の前記表現を受け入れる前記第２段内の第１閾値抵抗及び第２閾値抵抗によって設定されることを特徴とする請求項１に記載の回路。
【請求項９】
前記第１閾値抵抗及び前記第２閾値抵抗は、直列に結合され、
前記第１閾値電圧は、前記第１閾値抵抗及び前記ダイオードデバイスにわたる電圧を含み、前記第２閾値電圧は、前記第１閾値抵抗、前記第２閾値抵抗、及び前記ダイオードデバイスにわたる電圧を含むことを特徴とする請求項８に記載の回路。
【請求項１０】
前記第２段は、第１閾値電圧及び第２閾値電圧を生成するように構成され、前記第１閾値電圧は第１温度閾値に従って設定され、前記第２閾値電圧は第２温度閾値に従って設定され、
前記少なくとも１つの閾値電圧は、温度と共に変化しないように追加的に設定されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１１】
前記第３段は、前記基準電流の前記表現を受け入れる第３抵抗を含み、前記温度電圧は前記第３抵抗にわたる電圧降下を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１２】
前記第３段は、前記第３抵抗と直列の温度感応ダイオードデバイスを含まないことを特徴とする請求項１１に記載の回路。
【請求項１３】
前記温度電圧と前記少なくとも１つの閾値電圧とを受け入れるように構成された温度閾値検出器回路を更に含み、この温度閾値検出器回路は、各閾値電圧に対するデジタル信号を生成するように構成されており、各デジタル信号が、該温度電圧が該閾値電圧のうちの１つによって設定された温度閾値を通過したか否かを示すことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１４】
前記温度閾値検出器回路は、少なくとも１つの比較器を含み、各比較器が、前記温度電圧を前記閾値電圧のうちの１つと比較して前記デジタル信号のうちの１つを生成するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の回路。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのデジタル信号を受信するように構成されたデジタル回路を更に含み、
前記温度閾値検出器回路は、有効化信号に従って前記少なくとも１つのデジタル信号を生成するように構成された有効化回路を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の回路。
【国際調査報告】
2017509381.tif 000040
2017509381.tif 000041
2017509381.tif 000042
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