技术领域
本发明涉及特别适用于可植入医疗装置系统的数据遥测以及功率转移系统。
背景技术
可植入刺激装置将电刺激递送至神经和组织以用于多种生物紊乱的治疗，例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(DBS)以及治疗尿失禁、睡眠窒息、肩关节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中公开的脊髓刺激(SCS)系统中的使用。然而，本发明可以应用于任何可植入医疗装置(IMD)或任何IMD系统中。
如图1所示，SCS系统包括可植入脉冲发生器(IPG)10(以下，并且更一般地，IMD 10)，该IMD 10包括由例如钛形成的生物相容装置壳体12。壳体12典型地保持使IMD 10执行功能所必需的电路以及电池14(图3)。IMD 10经由一个或多个电极引线18(其中的两个被示出)耦接到电极16。引线18的近端在固定在头部22中的一个或多个引线连接件20处耦接到IMD 10，其可以包括例如环氧树脂。尽管引线和电极的数量是专用的并且因此可以改变，但在示出的示例中存在十六个电极(E1-E16)。在SCS应用中，两个电极引线18可以典型地植入在患者的脊柱内的硬脊膜的右侧和左侧上。引线18的近端然后穿过患者的组织35(图3)到IMD壳体12被植入的远处位置(诸如臀部)，在该点处引线18的近端耦接到引线连接件20。
IMD 10典型地由一个或多个外部装置支撑并且与其通信，并且图2A和2B提供了这样的装置的示例。图2A描绘了用于IMD 10的外部控制器40。如关于图3进一步说明的，外部控制器40被用于建立与IMD 10的双向无线数据链路45。外部控制器40典型地被用于发送或调整IMD 10将提供给患者的治疗设置。如果IMD 10是如图1所描绘的IPG 10，那么这样的治疗设置可以包括：哪个电极16有效以发出治疗电流脉冲；这样的电极是罐(sink)电流还是拉(source)电流(即，电极极性)；脉冲的持续时间、频率和幅度等，这些设置一起包括用于IMD 10的刺激程序。外部控制器40还可以充当来自IMD 10的数据的接收器，比如报告关于IMD的状态和IMD的电池14的电平的各种数据。
如图2A所示，外部控制器40典型地被配置在手持便携式壳体42中，并且由内部电池(52；图3)供电，其电池可以是原电池或可再充电的。外部控制器40包括图形用户界面(GUI)，其相似于被用于手机的图形用户界面，图形用户界面(GUI)包括按钮44和屏幕46，并且外部控制器40还可以具有其他接口方面，比如扬声器。虽然外部控制器40典型地是由IMD 10的制造商定制的装置并且在其功能上专用于IMD通信，但是外部控制器40还可以包括具有合适的无线通信功能的通用的、可自由编程的移动装置，比如智能手机。在这样的情况下，医疗装置应用(MDA)可以在移动装置上执行以将其配置来用作IMD外部控制器，并且允许IMD 10的控制以及监测。
图2B描绘了用于IMD 10的外部充电器60，其被用于通过产生AC磁充电场65来对IMD 10的可再充电的电池14进行再充电(图3)。外部充电器的用户界面与外部控制器40相比可能很简单。例如，外部充电器60可能缺少屏幕。相反，外部充电器60可以简单地包括：用于磁充电场65生成的打开/关闭(on/off)按钮62，和状态发光二极管(LED)64。尽管未示出，但是如众所周知的，外部充电器60还可以包括对于指示外部充电器和IMD 10之间的对齐有用的扬声器。参见例如美国专利申请公开2013/0096651。外部充电器60典型地还是手持和便携式的，并且被集成在壳体62内。
外部控制器40、外部充电器60和IMD 10的内部结构在图3中以横截面形式被示出，其还描绘了在外部控制器40和IMD 10之间的双向数据链路45、以及由外部控制器60产生的磁充电场65。
如图3所示的IMD 10包括先前提到的电池14。尽管IMD 10可以包括原(非可再充电的)电池，但是在本示例中的电池14是可再充电的。电池14的再充电由充电线圈24辅助。来自外部充电器60的磁充电场65在该充电线圈24中感应了电流，其电流然后被整流为DC电平并且被用于对电池14进行充电。
磁充电场65由外部充电器60中的充电线圈66产生。用于产生磁充电场65的功率由外部充电器60中的电池68提供，电池68可以是原电池或者可再充电的。线圈66典型地如其他电路74(如微控制器之类的控制电路；线圈驱动器电路等)那样电耦接到外部充电器60中的一个或多个电路板70、72。在如图3所示的配置中，电路74被固定到垂直电路板72以减少电路74中的、由磁充电场65引起的涡电流的生成。这样的涡电流可能生成热量不需要的热量，对患者提供了安全风险，并且通常还会通过将一些能量灌在磁充电场65中而减损功率转移的效率。出于相同的原因，电池68还被移到充电线圈66的外部，因为其典型的金属壳体还可以加热并且将能量灌在磁充电场65。磁充电场65可以包括例如80kHz的场，并且不可以利用数据而被调制。然而，如众所周知的，负载变化键控(LSK)可以被用于在磁充电场65的产生期间将数据传输回外部充电器60。参见例如‘651公开。
因为对IMD 10中的电池14进行充电会花费一些时间，所以期望在当磁充电场65被产生时的充电会话期间将外部充电器60保持紧密接近IMD 10并且与其对齐。典型地，并且如美国公开2014/0025140所公开的，如图4所示，这使用外部充电器保持装置80(比如带82)而发生。带82在患者的腰周围系紧，并且可以被系紧装置84(比如带扣、搭扣、纽扣、维可牢等)缚住。带82可以是可调整的以适合具有不同腰围尺寸的患者。带82包括小袋86，其通常位于带82上处于IMD 10被植入在患者中的位置，比如接近臀部的、患者的背部。带82中的槽88或其他开口允许外部充电器60被插入到小袋86中，使得外部充电器60像小袋86一样与IMD 10大体上对齐。一旦被放置在小袋86中，患者可以按压外部充电器60上的打开/关闭(on/off)开关64(图3)以开始充电会话——即，以产生磁充电场65——或者在将其插入在小袋86中之前患者可以打开充电器。使用带82来将外部充电器60固定到患者允许了患者移动或步行同时使用外部充电器60，并且因此可以对他的植入物“随身行(on the go)”充电。还参见描述了用于外部充电器的另一种带的美国公开2012/0012630。
如图3所示，在IMD 10和外部控制器40(图2A)之间的沿着链路45的数据通信由IMD 10中的遥测天线28辅助。遥测天线28可以根据链路45的物理性质而采用不同的形式。如果磁感应与包括AC磁场的链路45被使用，那么天线可以包括线圈天线28a。在这样的情况下，在外部控制器40中被提供的天线50可以同样地包括线圈天线50a。如果短距离但是远场的电磁RF遥测被用于链路45，那么IMD 10中的天线可以包括如虚线所示的RF天线28b，比如电线、槽或贴片天线。在这种情况下，在外部控制器40中被提供的遥测天线50可以同样地包括RF天线50b。
在IMD 10中的遥测天线28和在外部控制器40中的遥测天线50优选地用来既传输又接收数据。这样，天线28和50分别被耦接到电路26和56以根据链路45上被采用的数据方案来调制被传输的数据并且解调被接收的数据。例如，如果线圈天线28a和50a分别用在IMD 10和外部控制器40中，那么频率变化键控(FSK)可以被用于调制链路45上的被传输的数据。如本领域的人员所理解的，该方案传输一连串的数据位，其中个体位由相对于名义中心频率的频率偏移来限定。如果针对链路45上的数据的中心频率包括例如125kHz，那么“0”位可以被表示为以121kHz的传输，同时“1”可以被表示为以129kHz的传输。尽管未示出，但是如美国公开2009/0069869所讨论的，在假定阅读者熟悉其的情况下，异相地驱动或被接收的一个或多个正交线圈天线50a可以还被用在外部控制器40中以改进沿着链路45与IMD 10的通信耦接。如果RF天线28b和50b分别用在IMD 10和外部控制器40中，那么短距离RF方案(比如蓝牙、WiFi或医疗植入通信服务(MICS))可以被用在链路45上。这些仅是可用在链路45上的遥测方案的示例，并且其他通信装置也可以被使用。
本领域的技术人员会理解，电路26和56可以附加地包括针对IMD 10和外部控制器40功能而被需要的其他电路，并且可以包括控制电路，比如微控制器。在IMD 10中的电路26可以附加地包括用于在电极16处形成由刺激程序限定的治疗电流脉冲的刺激电路(当IMD 10包括IPG时)。在IMD 10和外部控制器40中的电部件分别地耦接到如所示的电路板30和54。
数据(链路45)或功率(链路65)的传输经皮地(即通过患者的组织35)发生，该传输在可植入医疗装置系统中尤其有用。
尽管在这一点上，外部控制器40和外部充电器60单独地被描绘，但是本领域技术人员已经认识到这些装置中的两者的功能可以被集成为单个装置或系统中。美国专利8,335,569中所公开的一个示例描绘了具有单个壳体的组合的集成外部控制器/充电器，其壳体包括对于IMD数据遥测和IMD电池充电功能两者必要的天线(线圈)。
如美国专利8,498,716所公开的，集成外部控制器/充电器系统90的另一示例被描绘在图5A和5B中。如图5A所示，系统90包括在结构和功能上可与外部控制器40(图2A)相似的集成外部控制器/充电器100。因此，集成外部控制器/充电器100还包括手持便携式壳体42以及包括按钮44和屏幕46的GUI。壳体42还可以又包括用于经由链路45(图3)与IMD 10通信的一个或多个天线50a或50b以例如传输治疗设置或接收IMD状态信息。
然而，与图2A的外部控制器40不同，集成外部控制器/充电器100附加地包含用于驱动外部充电线圈组件110的电路，外部充电线圈组件110经由电缆112和连接器114可附接到壳体42上的端口48(例如，USB端口)。外部充电线圈组件110包括在功能上相似于被使用在外部充电器60(图2B、图3)中的线圈的66的充电线圈116。充电线圈116可以被安装到组件110中的基板118上，基板118可以包括电路板，并且可以包括用于充电线圈116的端部和用于电缆112中的信号的终端120的接触点。基板118例如可以是柔性的，比如由聚酰亚胺或卡普顿制成，或与传统印刷电路板一样是刚性的。例如，外部充电线圈组件100可以包括用于线圈116和基板118的壳体122，其可以包括过压成型的材料，比如硅树脂或硬塑料。如所示，孔124可以被呈现在充电线圈116的中央的组件110的壳体122中。尽管未示出，但是外部充电线圈组件110可以附加地包含一个或多个温度感测装置，比如热敏电阻或热电偶，以测量组件110的温度并且向外部控制器/充电器100报告这样的温度，使得磁充电场65的产生可以相应地被控制(例如，以便不超过安全温度设置点)。
如图5B所示，外部控制器/充电器100附加地被编程以允许用户使用装置100的GUI经由外部充电线圈组件110对IMD电池14进行充电，其中在GUI处的适当的用户选择使磁充电场65产生。
集成外部控制器/充电器系统90的实施方式在‘716专利中被描述为有利的，因为其实现了充电和数据遥测的良好集成。因为外部充电线圈组件110不包含实质的电子器件，比如其自己的显示器、电池、微处理器等，所以其体积更小并且更容易结合外部控制器/充电器100携带。而且，外部充电线圈组件110缺少其自己的用户界面，并且相反外部控制器/充电器100的GUI被用于控制和监测IMD充电功能。这使系统90易于使用，因为患者不需要了解如何使用或操作两个完全独立的装置——即，外部控制器40(图2A)和外部充电器60(图2B)。‘716专利进一步指出因为外部控制器/充电器100经由在其壳体42内部的电池52(图3)来给其本身和外部充电线圈组件110两者供电，所以在系统90中仅存在用于替换和/或再充电的一个电池。
发明内容
公开了供医疗装置(比如IMD 10)使用的充电线圈组件。在一个示例中的组件包括：第一连接器，其被配置为耦接到外部控制器的第一端口；充电线圈，其被配置为在外部控制器的控制下经由第一连接器而产生用于医疗装置的磁充电场；以及电池，其被配置为给第一电路供电以激励充电线圈来产生磁充电场。尽管外部控制器可以包括用于检测及控制医疗装置、并且用于控制医疗装置的充电的用户界面，但是充电线圈组件可以不包含用户界面，或至少可能不包含被配置为从用户接收输入的用户界面。
充电线圈组件可以包括其内放置了充电线圈和电池的壳体。电池可以在由充电线圈限定的区域内，或者在该区域的外部。所公开的组件可以包括被配置为可被医疗装置患者穿戴以将壳体保持接近于患者的医疗装置的保持装置。
充电线圈组件还可以包括包含充电线圈的第一壳体以及包含电池的第二壳体，这些壳体电耦接。在该示例中，可穿戴的保持装置可以将第一壳体和第二壳体定位在保持装置上的不同位置处。
用于激励充电线圈的第一电路(比如放大器)可以在外部控制器内，其中第一连接器包括用于将从电池提供的或生成的第一电压发送给第一电路的第一信号、以及耦接到充电线圈的端部的第二信号。第一电压可以被耦接到在第一连接器上的、与外部控制器中的电池再充电电路适配的第一端口的针对应的针。放大器可以二者择一地将第一电压和其反向电压放置在充电线圈上，和/或放大器可以在充电线圈的谐振频率处或者基本上在该谐振频率附近而将第一电压放置在充电线圈上。
充电线圈组件可以包括用于允许用户访问电池的在它们的壳体中的电池盖，并且可以包括第二端口和电池再充电电路，其中第二端口接收第二连接器以对电池进行再充电。组件还可以包括至少一个温度传感器，其中由至少一个温度传感器确定的温度经由第一连接器被报告给外部控制器。组件的第一连接器优选地可附接到外部控制器的第一端口并且可从其分离。充电线圈组件的电池可以仅给被用于对线圈激励的第一电路供电，并且不可以给外部控制器中的其他电路供电。
充电线圈组件可以包括被耦接到第一连接器的通信接口电路，其电路控制与作为主机的外部控制器的第一端口的通信。通信接口电路可以从外部控制器的第一端口接收至少一个指示，以使第一电路被供电以激励充电线圈来产生磁充电场。
还公开了包括外部控制器的供医疗装置使用的系统，该系统可以包括移动装置(比如手机或光学头盔显示器)、以及充电线圈组件(比如刚才描述的那些)。外部控制器可以包括用于与医疗装置传送数据的至少一个天线，以及从充电线圈组件的电池分离的第一电池。至少一个天线包括用于经由磁感应耦接来传送数据的至少一个线圈天线，或者至少一个天线可以经由短距离电磁RF遥测来传送数据。这样的数据通信可以被用于监测和/或控制医疗装置。
供医疗装置使用的另一系统可以包括其上存储了用于可由移动装置执行的医疗装置应用的指令的非暂态机器可读介质。当医疗装置应用在移动装置上被执行时，医疗装置应用会在移动装置上提供图形用户界面(GUI)以允许用户在移动装置和医疗装置之间传送数据，以及控制医疗装置的充电。这样的充电控制可以使用所描述的充电线圈组件而被完成，充电线圈组件还可以包括用于耦接到执行医疗装置应用的移动装置的第一端口的第一连接器。
在另一示例中，供医疗装置使用的充电线圈组件包括：壳体；第一连接器，其从壳体延伸并且被配置为耦接到外部控制器的第一端口；在壳体内的充电线圈，其被配置为产生用于医疗装置的磁充电场，其中磁充电场的产生由外部控制器经由第一连接器而被控制；以及在壳体内的电池，其中电池被配置为给第一电路供电来激励充电线圈来产生磁充电场。组件还可以包括被配置为可由医疗装置患者穿戴的保持装置，其中保持装置被配置为当被患者穿戴时将壳体保持接近患者的医疗装置。
组件不需要包括被配置为从用户接收输入的用户界面。第一电路可以在外部控制器内，并且其中第一连接器包括：第一信号，其用于将从电池提供的或生成的第一电压发送给第一电路；以及第二信号，其被耦接到充电线圈的端部。第一电路还可以在壳体内，并且可以包括放大器。电池可以提供或生成第一电压，并且放大器可以被配置为二者择一地将第一电压和其反向电压放置在充电线圈上。
电池盖可以被包括在壳体中并且被配置为允许用户访问电池。壳体还可以包括第二端口和电池再充电电路，其中第二端口被配置为接收第二连接器以对电池进行再充电。壳体还可以包括在壳体中的至少一个温度传感器，其中由至少一个温度传感器确定的温度经由第一连接器而被报告给外部控制器。电池可以仅对第一电路供电，和/或电池可以不对外部控制器中的电路供电。
组件还可以包括在壳体内的耦接到第一连接器的通信接口电路，其中通信接口电路被配置为控制与外部控制器的第一端口的通信，以及从外部控制器的第一端口接收至少一个指示，以使第一电路被供电以激励充电线圈来产生磁充电场。
在另一示例中，供医疗装置使用的充电线圈组件包括：第一连接器，其被配置为耦接到外部控制器的第一端口；第一壳体，其包括被配置为产生用于医疗装置的磁充电场的充电线圈，其中磁充电场的产生由外部控制器经由第一连接器而被控制；以及第二壳体，其电耦接到第一壳体并且包括电池，其中电池被配置为给第一电路供电以激励充电线圈来产生磁充电场。第一连接器可以从第二壳体延伸。组件还可以包括被配置为可被医疗装置患者穿戴的保持装置，其中保持装置被配置为当被患者穿戴时将第一壳体保持接近患者的医疗装置。第一和第二壳体可以位于保持装置上的不同位置处，并且其中第一和第二壳体通过保持装置内的电缆而被电耦接。
附图说明
图1示出根据现有技术的可植入医疗装置(IMD)的可植入脉冲生成器(IPG)的类型以及电极阵列被耦接到IPG的方式。
图2A和2B示出根据现有技术的用于IMD的外部装置，具体地外部控制器(图2A)和外部充电器(图2B)。
图3示出根据现有技术的横截面形式的IMD、外部控制器和外部充电器，并且示出在外部控制器和IMD之间的数据的无线通信，以及从外部充电器到IMD的功率的无线转移。
图4示出根据现有技术的在充电会话期间用于将外部充电器保持紧密接近IMD的并且与IMD对齐的保持装置(比如带)的使用。
图5A示出根据现有技术的集成外部控制器/充电器系统，其包括具有可分离的外部充电线圈组件的外部控制器/充电器装置，并且图5B示出根据现有技术的与IMD进行通信的组件。
图6示出被呈现在图5A的外部控制器/充电器系统装置和外部充电线圈组件中的电路的示例。
图7A示出根据本发明的示例的改进的集成外部控制器/充电器系统，其包括具有更小容量电池的改进的外部控制器/充电器装置以及具有更大容量电池的改进的可分离的外部充电线圈组件；图7B示出根据本发明的示例的与IMD通信的改进的组件；并且图7C示出根据本发明的示例的改进的组件的透视图。
图8A-图8C示出根据本发明的示例的被呈现在图7A-图7C中的改进的外部控制器/充电器装置以及改进的外部充电线圈组件中的电路。
图9A和图9B示出根据本发明的示例的用于包含外部电池的改进的外部充电线圈组件的替代结构。
图10A和图10B示出根据本发明的示例的可与改进的外部充电线圈组件一起使用的保持装置，比如带。
图11A和图11B示出根据本发明的示例的可操作为外部控制器/充电器的并且可与所公开的外部充电线圈组件一起使用的其他移动装置。
图11C示出在图11A和图11B的移动装置以及外部充电线圈组件中可操作的电路。
具体实施方式
发明人看到了如美国专利8,498,716所公开的并且如这里图5A和5B所描绘的集成外部控制器/充电器系统90中的值。然而，发明人还看到了该方法的不足之处，尤其关于系统功率。尽管‘716专利没有公开其集成外部控制器/充电器100的内部电路，但是发明人会将这样的电路配置为如这里图6所示。在图6中，如‘716专利所教导的，外部控制器/充电器100被描绘为具有用于与IMD 10进行遥测的磁感应线圈天线50a，尽管发明人认识到，取决于在IMD 10中使用的天线28以及无线数据链路45的详情，还可以使用RF天线50b(图3)。
如所示的，外部控制器/充电器100包括控制电路，比如微控制器130。微控制器130可以控制：在装置壳体42内的线圈天线50a处对来自IMD 10的数据(例如，状态信息)的接收(RX)；从线圈天线50a到IMD 10的数据(例如，治疗设置或调整)的传输(TX)；以及从外部充电线圈组件110的壳体122中的充电线圈116的磁充电场65(CH)的产生。这些功能中的每一个可以通过微处理器130分别经由启用信号TX_EN、RX_EN和CH_EN而被启用。虽然数据接收(RX_EN)以及传输(TX_EN)会优选地不被同时启用，但是充电(CH_EN)可与其中任一个同时地被启用。当患者在外部控制器/充电器100的GUI上选择充电选项时，CH_EN可以由微处理器130声明。
待传输的一串数字数据位(TX_数据)被提供给调制器132，其会根据沿着链路45待使用的遥测方案(例如，FSK、蓝牙等)来对数据进行编码。调制器132还会优选地接收AC信号(CLK)以这样对数据进行编码，该AC信号的频率优选地匹配在链路45上待传输的数据的正常频率。例如，CLK可以包括在FSK通信方案中的125kHz信号，其中调制器132根据TX_数据中的特定数据位的数字数据状态(“0”或“1”)来偏移该频率(f0＝121kHz或者f1＝129kHz)。AC信号CLK可以提供自或者来源于晶体振荡器或另一类型的振荡器电路(例如，环形振荡器、锁相环路等)。
待传输的已调制的数据然后被发送到数据传输放大器TX 134以将合适的强信号提供给线圈天线50a。由已调制的数据控制的传输放大器TX 134会使AC电压(Vtelem)通过线圈天线50a而产生，使AC电流(Itelem)根据其阻抗而流动通过线圈天线50a。技术人员会理解，线圈天线50a优选地包括谐振LC振荡回路(tank circuit)，其中电感L由线圈天线50a提供，并且C由与线圈天线50a串联或并联的电容器(未示出)提供。该振荡回路应该具有接近于已调制的数据的自然谐振频率——例如125kHz的中心频率。
尽管这里不那么相关，但是从IMD10进行数据接收使用相同的线圈天线50a而发生。由携带从IMD 10传输的数据的链路45的磁场感应的电压差值(Vtelem)被提供给数据接收放大器RX 136以放大该差值。被放大的已调制数据然后被提供给解调器138以将已调制数据解码成一串数字数据位(RX_数据)以用于被微处理器130进行解释。本领域的技术人员会理解，解调器138在其解码任务中通过AC信号的接收而被辅助，AC信号的接收可以与由调制器132(CLK)进行的接收相同或不同。
从外部充电线圈组件110中的充电线圈116到IMD 10的功率的传输以充电启用信号CH_EN的声明开始。如所示，该信号被线圈驱动器电路140遇到以生成与待产生的磁充电场65的频率(例如，80kHz)匹配的、并且在包括充电线圈116的谐振LC振荡回路的谐振频率处或大体上在其附近(例如，+/-10％)的AC信号(fCH)。另外，针对该振荡回路的电容器未示出，但是可假定可以在外部控制器充电器100的壳体42内，或者在外部充电线圈组件110的壳体122内。
如先前间接提到的，fCH可以不利用数据进行调制，并且因此可以包括恒定幅度及频率的信号。fCH被呈现给充电传输放大器TX 142，其会导致AC电压(Vch)在充电线圈116上产生，导致AC电流(Ich)根据其阻抗流动通过线圈天线50a。在图6的底部处所示的非限制示例中，充电传输放大器142包括晶体管143a-143d，其在被fCH和其互补信号控制时将电池52的电压(Vbat；143a和143d断开；143b和143c闭合)和其反向电压(-Vbat；143a和143d闭合；143b和143c断开)二者择一地放置在充电线圈116上。然而，这是充电传输放大器的严格的一个示例，并且可以使用其他放大器电路，包括仅将单个极性的Vbat放置在线圈116上的那些以及仅利用单个(非互补的)输入而被控制的那些。例如，众所周知的E类放大器也会被使用。充电传输放大器142经由装置壳体42上的端口48、以及经由外部充电线圈组件110的连接器114及电缆112而被耦接到充电线圈116。
注意到‘716专利强调用于图6中的所有电路的功率被外部控制器/充电器的电池52(Vbat)提供。发明人认识到系统90中的微控制器130、调制器132、接收器136、解调器138、线圈驱动器140、及其他电路使用相对小量的电池52的功率。
相比之下，发明人认识到数据传输放大器134和充电传输放大器142使用比刚提到的电路显著更大的功率，因为它们分别负责对数据线圈天线50a和充电线圈116进行激励以产生在IMD 10处——即分别在IMD线圈天线28a和IMD充电线圈24处以有效作用被接收的足够强度的磁场(数据链路45和磁充电场65)。一般来说，这些放大器143和142会抽取至少等于它们的输出功率的功率。换句话说，从外部控制器/充电器100中的电池52中，数据传输放大器134会抽取至少Vtelem*Itelem，并且充电传输放大器142会抽取至少Vch*Ich。
对于这两个传输放大器134和142，发明人注意到后者(142)需要比前者(134)多得多的功率。针对这点存在几个原因。首先，在链路45上的数据传输仅需要足以在IMD的遥测线圈天线28a中产生IMD 10的接收器电路(未示出)可以可靠地解决的相对小的信号(大约几十伏特和几毫安)的功率。相比之下，磁充电场65必须具有足以在IMD的充电线圈24处产生大得多的信号(大约数伏特和几十毫安)来针对IMD的电池14创建有意义的充电电流的功率。因此，磁充电场65通常具有比用于在链路45上传输数据而所生成的场高得多的功率。换句话说，在数据线圈天线50a处的Itelem*Vtelem比在外部充电线圈组件110中的充电线圈116处的Vch*Ich小得多，至少小一个数量级。
进一步加剧针对集成外部控制器/充电器系统90中的数据传输和功率传输的功率需求的差值的是两者所需要的时间的差值。在壳体42中的线圈天线50a可以仅需要将少量的数据传输到IMD 10，比如已更新的IMD治疗设置或新刺激程序，但是甚至相对长的数据通信会话会典型地在几秒内发生。相比之下，在充电会话期间从充电线圈116的磁充电场65的产生会花费长得多的时间——以大约数分钟或甚至达到小时直到IMD电池14完全被再充电为止。如果用于遥测的RF装置被使用在链路45上——即，如果RF天线50b和28b被使用在外部控制器/充电器100和IMD 10中，那么在数据传输和功率传输的功率需求之间的不同甚至进一步被加剧——因为这样的RF装置的通信通常可以以比线圈天线50a和28a之间的磁感应装置的通信所使用的更低的功率而发生。
简而言之，发明人注意到在集成外部控制器/充电器系统90中的功率需求由其充电功能——即，由外部充电线圈组件110中的线圈116处的磁充电场65的产生所支配。这意味着在外部/控制器壳体42内部的电池52必须具有足够大的容量以提供充电期间所需要的功率，其通常意味着电池52在尺寸上必须是相对地大的。这是不幸的，因为其意味着外部控制器/充电器100(即，其壳体42)在尺寸上也必须是大的。虽然患者可以仅每隔几天左右来要求他的IMD电池14充电，并且因此会仅在那些时间需要使用外部充电线圈组件110，但是患者会很可能总是需要对外部控制器/充电器100的控制器功能进行访问以与他的IMD 10交流数据。这是真实的，因为患者典型地整天将他的IMD治疗设置调整到不同的水平，并且因为在紧急情况下——例如，如果IMD 10看起来发生故障并且应该被关掉——患者或许需要控制他的IMD 10。简而言之，患者可以被建议总是携带他的外部控制器/充电器100以用于立即IMD 10控制。相比之下，并且尤其如果患者的IMD 10的电池14被良好充电，那么患者或许不需要同样地总是携带他的外部充电线圈组件110。
即使患者倾向于在除了他的外部控制器/充电器100之外还总是携带外部充电线圈组件110，那么外部控制器/充电器100或许不总是能够提供外部充电线圈组件110可能要求的充电功能。如上面所讨论的，具有可编程GUI和无线通信功能的其他通用移动装置(比如智能手机)可以被用作用于IMD 10的外部控制器——也就是说，用于与IMD 10双向通信数据。然而，这样的移动装置典型地包括由移动装置制造商在尺寸和容量上优化的电池，以对移动装置被期望提供功能例如，手机通信、短距离通信(例如，WiFi或蓝牙)、GUI供电(包括屏幕)等进行供电。
移动装置制造商没有设想过使用这样的移动装置中固有的电池来提供磁充电场65，并且因此这样的固有电池不会具有针对所要求的功率(Vch*Ich)的足够的容量。使事情更糟的是，在这样的移动装置中固有的电池通常不可修改来适应这样的无线充电所要求的功率：移动装置制造商可防止用户有权(或者最多可允许用户仅有权)将有缺陷的电池交换为相同尺寸和容量的另一个电池。简而言之，难于经由磁充电场65的产生在通用移动装置中最佳地提供足以用于对IMD电池进行无线充电的高功率任务的电池。简言之，这是因为无线充电功能不是通用移动装置典型地被设计的目的，并且像这样的移动装置中固有的这样的电池不会具有实现这样的功能的足够容量。
因此，发明人公开了改进的集成外部控制器/充电器系统150，其结构被示出在图7A-图7C中的一个示例中，并且其电路被示出在图8A-图8C中的不同示例中。在系统150中的许多部件可以与图5A、图5B和图6中的系统90保持不变，并且因此保留相同的元件编号，也就不再对其进行说明。对于系统150新的是具有小得多的容量电池162(对比电池52，图5A)的外部控制器/充电器160，以及具有附加的更大容量电池172的外部充电线圈组件170。如关于图8A-图8C将进一步被说明的，电池172优选地被用于至少给充电传输放大器142供电，充电传输放大器142被用于对外部充电线圈组件170中的充电线圈116进行激励，同时电池162给系统150的其他方面(比如数据遥测电路和其他电子器件)供电。然而在只是一个非限制的示例中，图5A的外部控制器/充电器100中的电池52可以具有例如1200mAhr(毫安小时)的容量，在外部控制器/充电器160中的电池162可以具有800mAhr的容量，并且在外部充电线圈组件170中的电池172可以具有1800mAhr的容量。
在系统150中的附加电池172可以以多个不同方式而被包括在外部充电线圈组件170中或与其相关联。例如，组件170可以缺少在组件壳体174中在充电线圈116的中央中的孔(对比124，图5A,)，其中该空间相反被用于容纳电池172。因此，并且如图7B最优所示，在外部充电线圈组件170的壳体174中的基板176可以是穿过壳体连续的，并且除了充电线圈116之外还被用于支撑电池174。附加地，基板176优选地包括电路板，因此允许电池172的终端178与将进一步参考图8A而说明的组件电路180一起被电耦接(例如焊接)到其中。在电缆112内的电线还可以在电路板176处终止182，如可以是充电线圈116的端部，以允许组件170中的电子器件的恰当的路由和连接。尽管未示出，但是电池172、组件电路180和充电线圈116可以出现在基板176的不同侧面上。还未示出的是，如先前描述，外部充电线圈组件170可以包括一个或多个温度传感器。
外部充电线圈组件170的壳体174可以包括过压成型的材料。这可以防止对电池172的访问，并且因此如果其是原电池，可以防止改变组件170中的电池172的能力。替代地，在由组件壳体174中的端口184(例如，USB端口)提供的对电池172进行再充电的电访问的情况下，电池172可以是可再充电的。尽管在图中电池再充电端口184被示出在壳体174的侧面上，但是这不是严格必要的。组件壳体174还可以包括用于其电子器件的内部腔186，并且包括用于许可对电池172进行访问以允许其被改变的电池盖188。尽管电池172被示出为单数结构，但是应当理解电池172可以包括如外部充电线圈组件170中的电子器件所决定那样的串行或并行连接的一个以上的电池。例如，电池172可以包括一个或多个商业原电池，比如9伏特电池、AA或AAA电池等。
类似于先前说明的外部充电线圈组件110(图5A)，外部充电线圈组件170优选地缺少其自己的用户界面，并且相反外部控制器/充电器160的GUI被用于控制和监测IMD充电功能，及经由天线50a/b来控制和监测IMD操作。替代地，外部充电线圈组件170可以具有最小的用户界面。例如，指示器(比如一个或多个LED)可以被提供在壳体174上(或者在壳体212和214中的任一个上；图9B)以指示电池172的状态(例如，其为低；其正在被充电等。)这样的指示优选地可以是通过任何被使用的保持装置可见(参见230和240；图10A和10B)。不管怎样，更优的是，被用于外部充电线圈组件170的任何用户界面应被仅用于指示，并且因此可以不接收来自用户的输入。
如图8A的电路图所示并且如先前所说明的，外部控制器/充电器160的壳体42包括(更小容量的)电池162(提供电源电压Vbat1)，同时外部充电线圈组件170的壳体174包括(更大容量的)电池162(提供电源电压Vbat2)。除了电池172之外，组件170还可以包含组件电路180，其在所示的示例中包括从外部控制器/充电器100(图6)移动的某个电路，比如线圈驱动器140和充电传输放大器142。组件电路180还可以包括附加电路，比如用于在端口184处的外部电源和电池172(如果它是可再充电的)之间的接口连接的再充电电路190。这修改了被呈现在外部充电线圈组件170的电缆112中的电线的信令(signaling)。尽管在组件110(图6)的电缆112中的电线包括充电线圈116的端部，但是组件170的电缆112包括充电启用信号(CH_EN)，其如之前那样被发出到组件1中的线圈驱动器140。还优选地被呈现在电缆92中的是外部控制器/充电器160和外部充电线圈组件170中的所有电路(包括电池162和172)可以被绑定到的接地信号(GND)以确保系统150中的共同参考。
在优选的示例中，在外部控制器/充电器160的壳体42内的所有电路(微控制器130、调制器132、数据传输放大器134、解调器138、数据接收放大器136等)最终被电池162供电(Vbat1)。这样的电路可以从电池162经由用于产生可预测且稳定的值的更小的电源电压(Vbat1’)的调节器192而间接地接收功率。在所示的示例中，更高功率的数据传输放大器134可以直接地被Vbat1供电，同时更低功率的或数字电路(微控制器130、调制器132、解调器138、数据接收放大器136)由经调节的供应Vbat1’供电(尽管最终仍被Vbat1/电池162供电)。
同样地，在外部充电线圈组件170的壳体174内的组件电路180(线圈驱动器140、充电传输放大器142、用于电池172的再充电电路190等)最终优选地被电池172供电(Vbat2)。尽管未示出，但是Vbat2还可以被调节器调节(成Vbat2’)，并且进一步更低功率的或数字的电路(线圈驱动器140、再充电电路190)可以被这样的经调节的电源电压供电，其中充电传输放大器112被Vbat2直接地供电。
其他信号可以被提供在电缆112中。例如并且如经由虚线所示，电缆112可以包括用于将功率从一个电池162和/或172(Vbat1和/或Vbat2)路由到其他壳体174和/或42中的电路的至少一个电线。例如，在外部充电线圈组件170中的线圈驱动器140和再充电电路190可以经由从外部控制器/充电器160中的电池162提供的Vbat1(或Vbat1’)而被供电。这会是明智的，这是因为这样的电路140和190可以仅抽取相对小容量电池152能提供的功率的相对小量。同样地，如果抽取相对高功率的电路被驻留在外部控制器/充电器160的壳体42中(比如或许是数据传输放大器134)，那么其可以被来自外部充电线圈组件170的电池172的Vbat2(或Vbat2’)供电。
尽管未示出，但是电缆112在必要时可以包含附加电线以报告来自被呈现在外部充电线圈组件170中的(多个)温度传感器的温度数据。这样的温度数据可以(多个)模拟温度传感器提供，该模拟温度传感器以模拟形式将温度数据报告给外部控制器/充电器160，其中温度数据被数字化并且被提供给微控制器130以用于解释。替代地，这样的模拟温度数据可以在外部充电线圈组件170处被数字化，或者从组件170中的(多个)数字热敏电阻直接地提供，并且以数字形式被提供给外部控制器/充电器160——例如经由作为串行总线接口的一部分的电缆112中的电线。
图8B和图8C示出了用于具有外部控制器/充电器160和外部充电线圈组件170的改进的集成外部控制器/充电器系统150的电路实施方式的其他示例，外部控制器/充电器160具有(更小容量)电池162，并且外部充电线圈组件170具有(更大容量)电池172。在这些示例中，如图6所预想的，线圈驱动器140和充电传输放大器142被保留在外部控制器/充电器160的壳体42中。尽管在图8B和图8C中，用于电池172的再充电电路190被保留，但是外部充电线圈组件170因此可以缺少整个组件电路180。
在图8B中，用于充电传输放大器142的电源被耦接到外部控制器/充电器160的壳体42上的端口48上的针，其中在外部充电线圈组件170的连接器114中的对应针被耦接到由电池172提供的Vbat2。这样，当组件170被耦接到外部控制器/充电器160时，充电传输放大器142被组件的更高容量电池172供电，允许外部控制器/充电器160中的电池162保持更小的容量，这是因为其并不为了从充电线圈116产生磁充电场65时被抽取。
图8C示出相似于图8B的另一电路变型，但是替代地借用外部控制器/充电器160的电池再充电电路194来提供从充电线圈116产生磁充电场65所需的功率。在该示例中，在外部控制器/充电器160中的电池162可通过将DC功率施加到端口48上的针来进行再充电，其中这样的再充电由再充电电路194来调节。典型地，如众所周知的，这样的DC功率会由插在壁式插座中的AC-DC转换器提供(未示出)。相反，当外部充电线圈组件170被耦接到端口时，来自组件的电池172的Vbat2经由连接器114中的针而被提供给端口48中的适当的针。替代地，如果Vbat2不是用于给电池再充电电路194供电的足够高的值，那么其可以通过外部充电线圈组件170中的DC-DC转换器191(比如众所周知的基于电容器的充电泵或基于感应器的升压转换器电路)升压到更高的值Vbat2+。不论哪种情况，电池172实际上会被用于对外部控制器/充电器160中的电池162进行再充电(Vbat1)。更重要地，在本示例中，因为充电传输放大器142被耦接到Vbat1，所以当组件170被连接时，该放大器142会经由再充电电路194被Vbat2间接地供电。因此，并且进一步，用于产生磁充电场65的功率最终由外部充电线圈组件170中的电池172供应。
无论其可能实施的各种方式如何，集成外部控制器/充电器系统150的实施方式是有利的。因为在外部控制器/充电器160的壳体42中的电池162不被用于给对充电线圈116激励的充电传输放大器142供电，所以其可以被制做得更小，外部控制器/充电器160的壳体42也可以做得更小。这方便了通常需要携带他们的外部控制器/充电器160以用于立即的IMD控制的患者。与现有技术(组件110；图5A和图5B)相比，外部充电线圈组件170对电池172的包含会增加组件170的尺寸或厚度。但是因为组件170或许仅偶尔地被需要并且不总是被携带，所以该不便可被减轻。这是因为患者通常可注意按日程——例如，在家或基于每日或每周对他的IMD 10的电池14进行充电。最后，外部充电线圈组件170对电池172的包含促进了具有另外能够作为医疗装置控制器(比如手机，其内部电池或许不足以提供磁充电场65的产生所需要的相对高的功率)而进行操作的消费者移动装置的组件170的使用。这稍后参考图11A和图11B进一步被讨论。
图9A和图9B示出了外部充电线圈组件200和210的不同配置，外部充电线圈组件200和210还提供了用于将功率(至少)提供给它们的充电线圈116的外部电池172。这些配置均有利地将电池172(以及在被呈现的范围的组件电路180)移动到充电线圈116的区域范围的外部。这有利于降低由充电线圈116产生的磁充电场65与这些部件的相互作用。如先前所提到的，这样的相互作用会使不想要的涡电流形成，涡电流会生成热量并且降低功率转移的效率。外部充电线圈组件200和210可以实施先前所讨论的图8A-图8C中的任何电路方案。
图9A中所示的外部充电线圈组件200包括在与充电线圈116的相同的壳体202中的电池172。在这点上，更大的基板204被提供用于支撑和电耦接电池172、组件电路180和充电线圈116以及电缆终端182。在电池172被移动到充电线圈116外部的情况下，壳体202可以包括在充电线圈116的中央中的孔124(对比图5A)。尽管未示出，但是壳体202还可以包括用于允许对电池172进行访问的电池盖(像188，图7C)。端口184还可以被提供以允许组件200中的电池172的再充电。
图9B中所示的外部充电线圈组件210包括在不同于充电线圈116的壳体214的电池壳体212中的电池172。电池壳体212包括用于支撑和耦接电池172、电缆终端182以及组件电路180的基板216。电池壳体212还包括用于在充电线圈壳体214上接收连接器220的端口218。这样的耦接及传递必要信号到充电线圈116并且从充电线圈116(比如从组件电路180中的充电传输放大器142)传递必要信号还可以允许电池壳体212和充电线圈壳体214正相吻合(click)在一起以用于机械稳健性，使得这样的壳体会接触以形成集成的电池/线圈结构。然而，这不是严格必要的。相反，线缆246(图10B)可以对电池壳体212和充电线圈壳体214中的部件进行电连接，因此允许壳体212和214远离彼此。注意到218可以替代地包括连接器和220端口。尽管组件电路180被示出在电池壳体212中的基板216上，但是这样的电路中的一些或所有可以相反地被驻留在充电线圈壳体214中的基板222上。此外，尽管未示出，但是电池壳体212可以包括用于允许对电池172进行访问的电池盖。端口218可以被用于对电池170进行再充电。
各个外部充电线圈组件中的一部分以及它们相关联的外部电池172可以被包含到比如先前被讨论的保持装置(80；图4)中。图10A和10B示出了不同的示例。图10A的保持装置230包括带82，其具有图9A的外部充电线圈组件200被放置到其中的小袋232。槽234或其它开口允许外部充电线圈组件200被插入在小袋232中并且允许其相关联的电缆112存在，使得其可以被连接到外部控制器/充电器160(图7A)。槽234可以是可再次密封的(例如，具有维可牢)以允许外部充电线圈组件200被移除，使得保持装置230可以被清洗。替代地，可以在制造期间将外部充电线圈组件200永久封闭在小袋中，其中壳体开口(未示出)可以被提供在小袋232中，例如：以允许电缆112的伸出；以允许访问壳体202上的电池盖；和/或以允许在需要时访问端口184以对电池172再充电。如之前那样，小袋232通常会将充电线圈116与患者的IMD 10对齐，并且一旦这样被对齐，患者然后可以将连接器114耦接到他的外部控制器/充电器160(图7A)，并且使用其GUI开始充电会话——即，用于产生磁充电场65以对他的IMD 10中的电池14进行充电。图9B的外部充电线圈组件210还可以被定位在小袋232内，尽管这没有被示出。
图10B的保持装置240包括具有小袋242和244的带82，图9B的外部充电线圈组件210的充电线圈壳体214和电池壳体212分别地被放置到小袋242和244中。在该示例中，充电线圈壳体214和电池壳体212在如图9B所示的连接器220和端口218处不被直接地机械耦接。相反，电缆246耦接到220和218以电耦接壳体214和212中的部件。电缆246优选地在带82的内部并且由开口248辅助而跨在小袋242和244之间。该配置允许充电线圈壳体214和电池壳体212被定位在带上的不同位置处。这样的定位是有益的：充电线圈壳体214在带82的背面处接近患者中的IMD植入的位置(在SCS应用中)；相比之下，电池壳体212在带82的前面处，在该处电缆112从小袋244伸出。这使电池壳体212(及充电线圈壳体214)与外部控制器/充电器160的耦接更容易，因为电缆112/连接器114是在患者的前面并且更容易达到。虽然带82的电部件可以是可移除的，但是这样的部件还可以永久被集成到保持装置240中。还注意到电缆246可以被硬连接到充电线圈壳体214和电池壳体212并且不可从其中分离。
如先前所提到的，消费者移动装置已经被公开在本领域中适合用作用于IMD的数据通信外部控制器。如所提到的，被呈现在典型的移动装置中的电池的容量可能不足以附加地允许移动装置充当用于IMD的外部充电装置。然而，被公开的外部充电线圈组件以及其相关联的外部电池172实现了这样的充电功能，并且图11A和图11B示出可被用作具有被公开的组件的外部控制器/充电器的不同类型的移动装置。在这些示例中示出了具有其内部电池172的外部充电线圈组件170(图7A-图7C)，尽管还可以使用其他被公开的组件(图9A，200；图9B，210)。可与所示的移动装置使用的被公开的外部充电线圈组件还可以被先前关于图10A和图10B所示的保持装置保持或者与其集成，尽管这在图11A和图11B中未被示出。
图11A示出作为外部控制器/充电器的、并且在典型地被呈现在这样的装置上的端口252(例如，USB端口)处被耦接到外部充电线圈组件170的手机移动装置250的使用。手机250可以是商业的、多种用途的消费者装置，比如手机、平板、个人数据助理、便携式电脑或笔记本计算机、或类似装置——实质上能够起到用于IMD的无线外部控制器的作用的任何移动、可手持的装置。示例包括例如苹果iPhone或iPad、微软Surface、诺基亚Lumia装置、三星Galaxy装置以及谷歌Android装置。图11A特别地示出作为智能移动电话的手机250。在手机250上的端口252可以包括除USB端口外的不同类型的端口。
手机250包括具有屏幕254的GUI，如果屏幕254是触摸屏，其还可以接收输入。手机250还可以具有用于从患者接收输入的按钮256(例如，键盘)、扬声器258和麦克风260。尽管未示出，但是手机250在其壳体262内还包括：电池(原电池或可再充电的电池)；天线；及微控制器305(图11C)。如先前所提到的，手机250的微控制器305可以执行医疗装置应用(MDA)265以实现与IMD 10的数据通信——即，为了控制IMD操作并且为了监测IMD功能。如在本文所引用的参考中所说明的，这样的通信可以使用手机250的天线而发生。
与手机250中可选择的其他应用一样，MDA 265可以使用传统技术从比如因特网服务器或“app商店”而被下载到手机250。尽管不是严格必需的，但是MDA 265被IMD 10的制造商逻辑地开发并且提供，并且可以被制成以不同的版本可得以利用不同的移动装置操作系统(例如，iOS、安卓、Windows等)来工作。本领域的技术人员会理解MDA 265包括可被存储在手机250中或因特网服务器上例如在非暂态机器可读介质(比如磁盘、光盘、或固态盘，集成电路，记忆棒，磁带等)上的指令。
MDA 265被修改以提供与IMD充电相关的GUI元件，并且图11A示出在屏幕254上的充电GUI的示例。充电GUI可以已经被患者通过在MDA 265中进行适当的选择而导航。替代地，一旦将外部充电线圈组件170的连接器114插入到端口252中，充电GUI就可以自动地呈现。如所示，充电GUI包括用于打开或关闭充电的患者可选择的屏幕上的按钮。附加地，充电GUI可以包括与电流或未来充电会话相关的信息，比如IMD 10的电池14的电流电压；(剩余的)充电时间的估计；以及温度。这样的信息可以经由从IMD 10到手机250的遥测而周期地被更新，并且如果充电会话在进行中，磁充电场65可能通过LSK遥测生成，如前所述。温度信息可以来自在IMD 10处(被IMD温度传感器)取得的并且被遥测的测量结果，或者可以来自由被呈现在外部充电线圈组件175中的温度传感器进行的温度测量结果。
图11B示出作为外部控制器/充电器250的、并且在端口272(例如，USB端口)处被耦接到外部充电线圈组件170的可穿戴移动装置(尤其是光学头戴显示器(OHMD)270)的使用。更具体地，在一个示例中，OHMD 270可以包括由加利福尼亚的山景城的谷歌公司开发的Google GlassTM OHMD。OHMD 270被配置为很像一对标准眼镜而可穿戴，并且包括还被用作由穿戴者的耳朵支撑的镜腿的镜架274及鼻托276。镜片(例如，矫正或太阳镜镜片)可以被固定到镜架274，但是在图11B中未示出。OHMD 270还可以连同穿戴者的正常眼镜一起被穿戴。
被固定到镜架274的塑料通常限定了在OHMD 270的右镜腿上的后部壳体278和前部壳体280。塑料还限定了穿过部分282，其也限定了用于穿戴者的右耳的空间，还提供电线在两个壳体278和280之间的穿过。后部壳体278保持可再充电的电池(未示出)。在后部壳体278中的骨传导音频变换器284通过塑料突出并且压在右耳朵上以允许穿戴者听见由OHMD的GUI提供的声音，这在下面被说明。OHMD 270还可以包括更传统的音频扬声器。
前部壳体280包括印刷电路板(未示出)，其支撑OHMD 270的主电子器件，比如其微控制器305、以及将输入提供给电子器件中的运动检测器模块的运动传感器，包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。在前部壳体280中还包括触摸传感器(未示出)，其允许前部壳体的外表面作为触摸板286而进行操作。触摸板286对于穿戴者在前部壳体280的外表面的二维区域(X和Y)上的触摸是敏感的，并且可以附加地相似于按钮而被按压(“轻敲”)。前部壳体280的下侧附加地包括除了由触摸板286可接收的输入之外还用于接收语音输入的麦克风288。如众所周知的，OHMD 270的电子器件会包括用于解释口头语音输入的语音检测模块。
前部壳体280还包括OHMD 270的显示部分290，其包括由OHMD的微处理器305供电的LED阵列292。在LED阵列292处产生的图像294被导向包含偏振分束器的棱镜296，偏振分束器将图像194导向穿戴者的右眼。以该方式，用户能够感知由OHMD 270生成的图像294并且被显示部分290输出，其图像294被提供为稍微偏向穿戴者的目视中心的右侧，因此允许穿戴者同时在显示部分290上看见真实的世界和图像。
在该示例中的OHMD 270还包括双向短距离RF通信装置，其像先前所描述的手机250(图11A)一样优选地包括符合蓝牙和Wi-Fi通信标准的一个或多个天线(未示出)。天线可以位于前部壳体280中，但是可以被呈现在别处，比如在后部壳体278中。
如美国专利申请序列号14/710,283中所说明的，OHMD 270可以使用可被用于控制和监测IMD 10的显示部分290来生成GUI 300。GUI 300的输入界面包括触摸板286、语音监测模块(被耦接到麦克风288)和被耦接到加速度计和陀螺仪的运动检测器模块中的一个或多个。该输入界面允许患者导航GUI 300以通过触摸、语音或头部移动来控制并且监测他的IMD 10。音频方面(例如，变换器284或另一扬声器)还可以包括OHMD GUI 300的一部分。
‘283申请详细地说明了OHMD GUI 300，特别是关于与IMD的数据通信。然而，在图11B中仅示出OHMD 300的关于充电的简单示例。此外，GUI 300的充电方面可以已经被患者使用OHMD 270的输入界面导航到达，或者在一旦将外部充电线圈组件170的连接器114插入到端口272时就自动地呈现。如由患者经由显示部290所见，关于IMD电池充电的信息的卡片302被示出，其相似于图11A中所讨论的手机250的充电GUI，并且因此不再重复。光标304突出了选择部分，并且在卡片302中与打开或关闭充电(经由外部充电线圈组件170进行的磁充电场65的产生)相关联。与电流或未来充电会话有关的其他信息还可以如之前那样被显示。在所示的示例中，充电当前被关闭，但是通过在触摸板286上向前滑动而被打开，其然后更新显示的卡片上的打开/关闭信息。然而，还可以使用其他用户对输入界面的输入，比如语音命令或头部移动，以用于导航OHM GUI 300并且进行用户选择。
注意到不同的外部充电线圈组件和其所关联的外部电池172可以被用在改进的外部控制器/充电器系统100的各个示例中。例如，如美国专利8,682,444所公开的，外部充电装置可以被耦接到不同形状和尺寸的外部充电线圈，其中外部充电器被编程以自动地检测外部充电线圈中的特定的一个并且相应地调整磁充电场65的生成(例如，其功率)。被公开的外部控制器/充电器160、手机250或OHMD 270的相似编程将允许该技术的使用，因此使这样的装置能够基于被使用的特定的外部充电线圈组件来改变磁场生成。
在图11C的电路中示出了关于作为用于各种被公开的外部充电线圈组件的控制器的移动装置250、270的使用的进一步细节。这样的电路对于以实际实施方式的考虑是实用的，这是因为移动装置250、270可以经由其USB接口电路310而被编程以作为关于在其端口48处进行USB通信的从机(slave)而进行操作。从机USB接口电路310在移动装置250、270中的使用允许该装置被另一计算机装置(比如个人计算机)控制，计算机装置作为主机(master)而进行操作以在端口48处控制USB通信。
在作为USB从机的移动装置250、270的可能性质的识别中，外部充电线圈组件(例如，170)优选地包括作为主机操作的可编程USB接口电路312。当连接器114被连接到移动装置250、270上的端口48时，在外部充电线圈组件170中的主机USB接口电路312控制电缆112上的通信，并且根据这样的通信来进一步控制从充电线圈116生成磁充电场65。
这样的操作可以经由被编程到主机USB接口电路312中的充电算法320而发生，其操作在图11C的顶部处的流程图中被描述。算法320优选地利用延迟时间段(比如0.5秒等)而持续地操作。在延迟时间段终结之后，算法320确定外部充电线圈组件170的连接器114是否已经被连接到USB端口，比如移动装置250、270上的端口48。这可以使用外部充电线圈组件170中的众所周知的连接检测器电路314而发生。
如果被连接，主机USB接口电路312确定其是否应该控制线圈驱动器140以从充电线圈116产生磁充电场65。这可以通过主机USB接口电路312将查询随着电缆112中的数据信号Data+和Data-一起发送到移动装置250、270而发生。如众所周知的，根据由电路310和312支持的USB协议，这样的数据信号是差分的。例如，主机USB接口电路312可以查询关于在移动装置250、270中操作的MDA 265的状态。如果MDA 265指示出磁充电场65应该被生成——例如，如果患者已经在移动装置150、270的GUI上选择“打开(on)”充电按钮——则从机USB接口电路310可以通知主机USB接口电路312该事实。继而，主机USB接口电路312可以控制线圈驱动器140以对传输充电放大器142进行激励，因此产生磁充电场65。可以周期地确定磁充电场65的生成是否应该继续——例如，通过在连续的延迟时间段之后来查询MDA 265是否稍后指示了场应该停止。简而言之，利用USB接口电路312操作的充电算法320控制与移动装置250、270上的端口48的通信，以接收与取决于MDA 265的状态的开始或停止充电的需要有关的信息。
尽管在图11C中从控制电路中分离地被示出，但是应当理解，USB接口电路310和312可以被编程到另外可在装置中操作的控制电路(例如，305)中。尽管在USB通信的背景下被示出，但是其他通信协议可以被用于移动装置250、270/外部充电线圈组件170的通信。
尽管被公开为供可植入医疗装置使用，但是应当理解，外部控制器/充电器和外部充电线圈组件以及其相关联的电池的各个示例还可以与其他非可植入医疗装置一起使用。例如，如例如美国公开2012/0123502所公开的，可以结合在其植入前被用于模仿IMD 10的操作的外部试验刺激器(ETS)装置来使用所公开的外部系统。
在IMD 10中可操作的微控制器控制电路、外部控制器充电器/控制器160、移动装置250或270可以包括例如由德州仪器制造的产品型号MSP430，其在http://www.ti.com/lsds/ti/microcontroller/16-bit_msp430/overview.page？DCMP＝MCU_other&HQS＝msp430处的数据表中被描述。然而，还可以使用其他类型的控制电路(比如微处理器、FPGA、DSP或这些的组合等)以代替微控制器。