TWI667993B - 生醫刺激保護裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭露一種生醫刺激保護裝置，包含一電流源、一第一上P通道金氧半場效電晶體、一第一自適應偏壓電路與六第一刺激式金氧半場效電晶體。第一自適應偏壓電路接收一倍電源電壓(VDD)、二倍電源電壓(2VDD)與三倍電源電壓(3VDD)。第一刺激式金氧半場效電晶體與第一上P通道金氧半場效電晶體互相電性疊接。第一自適應偏壓電路依據VDD、2VDD與3VDD導通部分的第一刺激式金氧半場效電晶體，以刺激生理組織，並控制第一上P通道金氧半場效電晶體與第一刺激式金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD，以有效防止高壓破壞生醫刺激保護裝置。

Description

生醫刺激保護裝置
本發明係關於一種刺激保護裝置，且特別關於一種有效防止高壓破壞之生醫刺激保護裝置。
隨著微機電技術的成熟，加上顯微外科(Microsurgery)技術水準的提高，目前已可將許多檢測、控制用之醫療儀器微小化以植入人體，用來代替補償人體器官功能，與進行人體內部各種生理參數之檢測。因植入式生醫裝置不需通過皮膚或腸胃消化系統，故各種干擾因素大為減少，提供了與人體間良好之匹配性，具有使用方便、舒適等優點。尤其針對器官、組織，可作即時性之調控，對於修復身體機能與監控病情有相當大之助益。利用植入式生醫裝置，可直接檢測各種由體外難以檢測之生理參數，並可對各生理參數進行連續和即時之監控。如此可提供醫師長期、連續性之生理健康監測資料，配合上遠端醫療與照護系統之輔助，醫師更可以提供即時有效率之醫療服務。
在植入式的電刺激生醫治療系統中，包含量測生理訊號與擷取類比訊號的放大器與產生電刺激的刺激器。舉例來說，專利證號TWI492738揭露一種植入式閉迴路微刺激裝置，包含一無線接收器、一無線能量轉換儲存介面、一解調變電路、一主控制器、一前端感測器與一刺激產生器。無線能量轉換儲存介面透過無線接收器接收交流訊號，並將其轉為直流電進行電池充電並提供穩定工作電壓。解調變電路透過無線接收器接收一無線控制訊號，並將其解調為控制資料及控制時脈，以輸出至主控制器中。主控制器提供檢測機制判斷控制資料之正確性，若無誤後，則根據控制資料及控制時脈輸出刺激參數至前端感測器與刺激產生器。前端感測器接收被刺激物傳送之生理訊號，以轉換成可供記錄之數位編碼，數位化之生理訊號經數位訊號處理器分析後依照參數決定是否控制刺激產生器產生一刺激脈波訊號，以施加於被刺激物上達到治療效果。隨著積體電路製程演進，電路所需的電源供應電壓逐漸下降，但同時元件所能耐受的電壓也隨之下降。然而在生醫治療系統中，往往需要高電壓刺激才能達到有效的臨床治療效果，高壓刺激的同時可能會造成刺激與訊號偵測電路中半導體元件的閘極氧化層超過耐壓而損毀。習知技術係使用高壓製程來製作生理訊號擷取之放大器與其他電路，來解決刺激時互補式金屬氧化物半導體(CMOS)電晶體所遭遇之閘極氧化層之過壓問題，此法會降低植入式的電刺激生醫治療系統與其他系統晶片(system on chip)之電路模組的製程整合度。
因此，本發明係在針對上述的困擾，提出一種生醫刺激保護裝置，以解決習知所產生的問題。
本發明的主要目的，在於提供一種生醫刺激保護裝置，其係利用自適應偏壓電路偵測輸出電壓，以產生適當偏壓，並將其提供給刺激電路之金氧半場效電晶體，使每個金氧半場效電晶體之任二端的電壓差小於或等於低壓製程的可耐受電壓，進而有效防止高電壓損壞刺激電路之金氧半場效電晶體與自適應偏壓電路。
為達上述目的，本發明提供一種生醫刺激保護裝置，其係執行刺激模式或取樣模式，生醫刺激保護裝置包含一電流源、一第一上P通道金氧半場效電晶體、一第一自適應偏壓電路、六第一刺激式金氧半場效電晶體與一第一下N通道金氧半場效電晶體。在刺激模式時，電流源接收四倍電源電壓(4VDD)，以產生刺激電流。第一上P通道金氧半場效電晶體電性連接電流源，在刺激模式時，第一上P通道金氧半場效電晶體接收三倍電源電壓(3VDD)並進行導通，且刺激電流通過第一上P通道金氧半場效電晶體。在刺激模式時，第一自適應偏壓電路接收一倍電源電壓(VDD)、二倍電源電壓(2VDD)與三倍電源電壓(3VDD)。第一刺激式金氧半場效電晶體互相電性疊接，且電性疊接第一上P通道金氧半場效電晶體，並電性連接第一自適應偏壓電路，第一刺激式金氧半場效電晶體之第一中央節點具有一第一輸出端，以藉此電性連接一生理組織。在刺激模式時，第一自適應偏壓電路依據VDD、2VDD與3VDD導通第一中央節點與第一上P通道金氧半場效電晶體之間的第一刺激式金氧半場效電晶體，以傳送刺激電流至生理組織，並於第一輸出端建立一第一輸出電壓。第一下N通道金氧半場效電晶體電性連接地端，第一刺激式金氧半場效電晶體電性疊接於第一上P通道金氧半場效電晶體與第一下N通道金氧半場效電晶體之間。在刺激模式時，第一下N通道金氧半場效電晶體接收零電壓並進行關閉，以阻擋刺激電流流向地端。舉例來說，VDD為第一上P通道金氧半場效電晶體、第一刺激式金氧半場效電晶體與第一下N通道金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍。第一自適應偏壓電路依據VDD、2VDD、3VDD與第一輸出電壓控制第一上P通道金氧半場效電晶體、第一刺激式金氧半場效電晶體與第一下N通道金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。
在本發明之一實施例中，生醫刺激保護裝置更包含一第一偵測式金氧半場效電晶體與一第二偵測式金氧半場效電晶體。舉例來說，第一偵測式金氧半場效電晶體為P通道金氧半場效電晶體，第二偵測式金氧半場效電晶體為N通道金氧半場效電晶體。第一偵測式金氧半場效電晶體電性連接第一自適應偏壓電路與第一刺激式金氧半場效電晶體，在刺激模式時，第一偵測式金氧半場效電晶體呈關閉狀態。在取樣模式時，第一偵測式金氧半場效電晶體呈導通狀態，並接收一外部電壓，外部電壓等於VDD。第二偵測式金氧半場效電晶體電性連接第一刺激式金氧半場效電晶體與一訊號偵測器。在刺激模式時，第二偵測式金氧半場效電晶體呈關閉狀態。在取樣模式時，第二偵測式金氧半場效電晶體呈導通狀態，且電流源接收零電壓，以停止產生刺激電流，第一上P通道金氧半場效電晶體接收零電壓並進行關閉，第一自適應偏壓電路接收零電壓，第一下N通道金氧半場效電晶體接收零電壓並進行關閉，第一偵測式金氧半場效電晶體利用外部電壓驅動第一自適應偏壓電路導通第一中央節點與第一下N通道金氧半場效電晶體之間的第一刺激式金氧半場效電晶體，以利用第一中央節點與第一下N通道金氧半場效電晶體之間的第一刺激式金氧半場效電晶體與第二偵測式金氧半場效電晶體從生理組織傳送一第一生理電流給訊號偵測器。
在本發明之一實施例中，生醫刺激保護裝置更包含一第二上P通道金氧半場效電晶體、一第二自適應偏壓電路、一第二下N通道金氧半場效電晶體與六第二刺激式金氧半場效電晶體。第二上P通道金氧半場效電晶體電性連接電流源。在刺激模式時，第二上P通道金氧半場效電晶體接收4VDD並進行關閉，以阻擋刺激電流通過第二上P通道金氧半場效電晶體。在刺激模式時，第二自適應偏壓電路接收VDD、2VDD與3VDD。第二下N通道金氧半場效電晶體電性連接地端，在刺激模式時，第二下N通道金氧半場效電晶體接收VDD並進行導通。第二刺激式金氧半場效電晶體互相電性疊接，且電性疊接第二上P通道金氧半場效電晶體與第二下N通道金氧半場效電晶體之間。第二刺激式金氧半場效電晶體電性連接第二自適應偏壓電路，第二刺激式金氧半場效電晶體之第二中央節點具有一第二輸出端，以藉此電性連接生理組織。在刺激模式時，第二自適應偏壓電路依據VDD、2VDD與3VDD導通第二中央節點與第二下N通道金氧半場效電晶體之間的第二刺激式金氧半場效電晶體，以透過第二下N通道金氧半場效電晶體從生理組織傳送刺激電流至地端，並於第二輸出端建立一第二輸出電壓。舉例來說，VDD為第二上P通道金氧半場效電晶體、第二刺激式金氧半場效電晶體與第二下N通道金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍。第二自適應偏壓電路依據VDD、2VDD、3VDD與第二輸出電壓控制第二上P通道金氧半場效電晶體、第二刺激式金氧半場效電晶體與第二下N通道金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。
在本發明之一實施例中，生醫刺激保護裝置更包含一第三偵測式金氧半場效電晶體與一第四偵測式金氧半場效電晶體。舉例來說，第三偵測式金氧半場效電晶體為P通道金氧半場效電晶體，第四偵測式金氧半場效電晶體為N通道金氧半場效電晶體。第三偵測式金氧半場效電晶體電性連接第二自適應偏壓電路與第二刺激式金氧半場效電晶體。在刺激模式時，第三偵測式金氧半場效電晶體呈關閉狀態。在取樣模式時，第三偵測式金氧半場效電晶體呈導通狀態，並接收外部電壓。第四偵測式金氧半場效電晶體電性連接第二刺激式金氧半場效電晶體與訊號偵測器。在刺激模式時，第四偵測式金氧半場效電晶體呈關閉狀態。在取樣模式時，第四偵測式金氧半場效電晶體呈導通狀態，且電流源接收零電壓，以停止產生刺激電流，第二上P通道金氧半場效電晶體接收4VDD並進行關閉，第二自適應偏壓電路接收零電壓，第二下N通道金氧半場效電晶體接收零電壓並進行關閉，第三偵測式金氧半場效電晶體利用外部電壓驅動第二自適應偏壓電路導通第二中央節點與第二下N通道金氧半場效電晶體之間的第二刺激式金氧半場效電晶體，以利用第二中央節點與第二下N通道金氧半場效電晶體之間的第二刺激式金氧半場效電晶體與第四偵測式金氧半場效電晶體從生理組織傳送一第二生理電流給訊號偵測器。
在本發明之一實施例中，第一上P通道金氧半場效電晶體之閘極接收3VDD或零電壓，第一上P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接電流源。第一刺激式金氧半場效電晶體更包含一第一P通道金氧半場效電晶體、一第二P通道金氧半場效電晶體、一第三P通道金氧半場效電晶體、一第一N通道金氧半場效電晶體、一第二N通道金氧半場效電晶體與一第三N通道金氧半場效電晶體。第一P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第一上P通道金氧半場效電晶體之汲極，第一P通道金氧半場效電晶體之閘極接收3VDD或零電壓。第二P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第一P通道金氧半場效電晶體之汲極，第二P通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第一自適應偏壓電路。第三P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第二P通道金氧半場效電晶體之汲極，第三P通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第一自適應偏壓電路，第三P通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第一中央節點。第一N通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第一中央節點，第一N通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第三P通道金氧半場效電晶體之閘極與第一自適應偏壓電路。第二N通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第一N通道金氧半場效電晶體之源極，第二N通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第一自適應偏壓電路。第三N通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第二N通道金氧半場效電晶體之源極，第三N通道金氧半場效電晶體之閘極接收VDD或零電壓，第三N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第一下N通道金氧半場效電晶體之汲極與第二偵測式金氧半場效電晶體。第三N通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第一偵測式金氧半場效電晶體與第一自適應偏壓電路，第一下N通道金氧半場效電晶體之閘極接收零電壓，第一下N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接地端。在刺激模式時，第一自適應偏壓電路依據VDD、2VDD與3VDD導通第一P通道金氧半場效電晶體、第二P通道金氧半場效電晶體與第三P通道金氧半場效電晶體。舉例來說，VDD為第一P通道金氧半場效電晶體、第二P通道金氧半場效電晶體、第三P通道金氧半場效電晶體、第一N通道金氧半場效電晶體、第二N通道金氧半場效電晶體與第三N通道金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍。第一自適應偏壓電路依據VDD、2VDD、3VDD與第一輸出電壓控制第一P通道金氧半場效電晶體、第二P通道金氧半場效電晶體、第三P通道金氧半場效電晶體、第一N通道金氧半場效電晶體、第二N通道金氧半場效電晶體與第三N通道金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。在取樣模式時，第一偵測式金氧半場效電晶體利用外部電壓驅動第一自適應偏壓電路導通第一N通道金氧半場效電晶體、第二N通道金氧半場效電晶體與第三N通道金氧半場效電晶體，以利用第一N通道金氧半場效電晶體、第二N通道金氧半場效電晶體與第三N通道金氧半場效電晶體傳送第一生理電流給訊號偵測器。
在本發明之一實施例中，第一自適應偏壓電路更包含一第四P通道金氧半場效電晶體、一第四N通道金氧半場效電晶體、一第五N通道金氧半場效電晶體、一第六N通道金氧半場效電晶體、一第五P通道金氧半場效電晶體與一第六P通道金氧半場效電晶體。第四P通道金氧半場效電晶體之汲極接收2VDD或零電壓。第四N通道金氧半場效電晶體之汲極接收2VDD或零電壓，第四N通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第四P通道金氧半場效電晶體之閘極。第五N通道金氧半場效電晶體之汲極接收3VDD或零電壓，第五N通道金氧半場效電晶體之汲極與閘極分別電性連接第一P通道金氧半場效電晶體之閘極與汲極。第五N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第四P通道金氧半場效電晶體之源極與第二P通道金氧半場效電晶體之閘極。第六N通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第五N通道金氧半場效電晶體之源極，第六N通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第二P通道金氧半場效電晶體之汲極，第六N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第四P通道金氧半場效電晶體、第三P通道金氧半場效電晶體與第一N通道金氧半場效電晶體之閘極。第五P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第六N通道金氧半場效電晶體之源極，第五P通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第一N通道金氧半場效電晶體之源極，第五P通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第四N通道金氧半場效電晶體之源極與第二N通道金氧半場效電晶體之閘極，第五P通道金氧半場效電晶體之基極電性連接第五P通道金氧半場效電晶體之源極，第五P通道金氧半場效電晶體具有一第一寄生汲基二極體。第六P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第五P通道金氧半場效電晶體之汲極，第六P通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第二N通道金氧半場效電晶體之源極，第六P通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第三N通道金氧半場效電晶體之閘極與第一偵測式金氧半場效電晶體，第六P通道金氧半場效電晶體之基極電性連接第六P通道金氧半場效電晶體之源極，第六P通道金氧半場效電晶體具有一第二寄生汲基二極體。舉例來說，VDD為第一寄生汲基二極體與第二寄生汲基二極體之每一者的順偏電壓之4-5倍。第六P通道金氧半場效電晶體之汲極接收VDD或零電壓。在刺激模式時，第四P通道金氧半場效電晶體、第四N通道金氧半場效電晶體、第五N通道金氧半場效電晶體、第六N通道金氧半場效電晶體、第五P通道金氧半場效電晶體與第六P通道金氧半場效電晶體依據VDD、2VDD與3VDD導通第一P通道金氧半場效電晶體、第二P通道金氧半場效電晶體與第三P通道金氧半場效電晶體。VDD為第四P通道金氧半場效電晶體、第四N通道金氧半場效電晶體、第五N通道金氧半場效電晶體、第六N通道金氧半場效電晶體、第五P通道金氧半場效電晶體與第六P通道金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍，VDD、2VDD、3VDD與第一輸出電壓配合第一P通道金氧半場效電晶體、第二P通道金氧半場效電晶體、第三P通道金氧半場效電晶體、第一N通道金氧半場效電晶體、第二N通道金氧半場效電晶體與第三N通道金氧半場效電晶體，以控制第四P通道金氧半場效電晶體、第四N通道金氧半場效電晶體、第五N通道金氧半場效電晶體、第六N通道金氧半場效電晶體、第五P通道金氧半場效電晶體與第六P通道金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。在取樣模式時，第一偵測式金氧半場效電晶體利用外部電壓驅動第五P通道金氧半場效電晶體與第六P通道金氧半場效電晶體導通第一N通道金氧半場效電晶體、第二N通道金氧半場效電晶體與第三N通道金氧半場效電晶體。
在本發明之一實施例中，第二上P通道金氧半場效電晶體之閘極接收4VDD或零電壓，第二上P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接電流源。第二刺激式金氧半場效電晶體更包含一第七P通道金氧半場效電晶體、一第八P通道金氧半場效電晶體、一第九P通道金氧半場效電晶體、一第七N通道金氧半場效電晶體、一第八N通道金氧半場效電晶體與一第九N通道金氧半場效電晶體。第七P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第二上P通道金氧半場效電晶體之汲極，第七P通道金氧半場效電晶體之閘極接收3VDD或零電壓。第八P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第七P通道金氧半場效電晶體之汲極，第八P通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第二自適應偏壓電路。第九P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第八P通道金氧半場效電晶體之汲極，第九P通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第二自適應偏壓電路，第九P通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第二中央節點。第七N通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第二中央節點，第七N通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第九P通道金氧半場效電晶體之閘極與第二自適應偏壓電路。第八N通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第七N通道金氧半場效電晶體之源極，第八N通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第二自適應偏壓電路。第九N通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第八N通道金氧半場效電晶體之源極，第九N通道金氧半場效電晶體之閘極接收VDD或零電壓，第九N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第二下N通道金氧半場效電晶體之汲極與第四偵測式金氧半場效電晶體，第九N通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第三偵測式金氧半場效電晶體與第二自適應偏壓電路。第二下N通道金氧半場效電晶體之閘極接收VDD，第二下N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接地端。在刺激模式時，第二自適應偏壓電路依據VDD、2VDD與3VDD導通第七N通道金氧半場效電晶體、第八N通道金氧半場效電晶體與第九N通道金氧半場效電晶體，VDD為第七P通道金氧半場效電晶體、第八P通道金氧半場效電晶體、第九P通道金氧半場效電晶體、第七N通道金氧半場效電晶體、第八N通道金氧半場效電晶體與第九N通道金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍。第二自適應偏壓電路依據VDD、2VDD、3VDD與第二輸出電壓控制第七P通道金氧半場效電晶體、第八P通道金氧半場效電晶體、第九P通道金氧半場效電晶體、第七N通道金氧半場效電晶體、第八N通道金氧半場效電晶體與第九N通道金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。在取樣模式時，第三偵測式金氧半場效電晶體利用外部電壓驅動第二自適應偏壓電路導通第七N通道金氧半場效電晶體、第八N通道金氧半場效電晶體與第九N通道金氧半場效電晶體，以利用第七N通道金氧半場效電晶體、第八N通道金氧半場效電晶體與第九N通道金氧半場效電晶體傳送第二生理電流給訊號偵測器。
在本發明之一實施例中，第二自適應偏壓電路更包含一第十P通道金氧半場效電晶體、一第十N通道金氧半場效電晶體、一第十一N通道金氧半場效電晶體、一第十二N通道金氧半場效電晶體、一第十一P通道金氧半場效電晶體與一第十二P通道金氧半場效電晶體。第十P通道金氧半場效電晶體之汲極接收2VDD或零電壓。第十N通道金氧半場效電晶體之汲極接收2VDD或零電壓，第十N通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第十P通道金氧半場效電晶體之閘極。第十一N通道金氧半場效電晶體之汲極接收3VDD或零電壓，第十一N通道金氧半場效電晶體之汲極與閘極分別電性連接第七P通道金氧半場效電晶體之閘極與汲極，第十一N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第十P通道金氧半場效電晶體之源極與第八P通道金氧半場效電晶體之閘極。第十二N通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第十一N通道金氧半場效電晶體之源極，第十二N通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第八P通道金氧半場效電晶體之汲極，第十二N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第十P通道金氧半場效電晶體、第九P通道金氧半場效電晶體與第七N通道金氧半場效電晶體之閘極。第十一P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第十二N通道金氧半場效電晶體之源極，第十一P通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第七N通道金氧半場效電晶體之源極，第十一P通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第十N通道金氧半場效電晶體之源極與第八N通道金氧半場效電晶體之閘極，第十一P通道金氧半場效電晶體之基極電性連接第十一P通道金氧半場效電晶體之源極，第十一P通道金氧半場效電晶體具有一第三寄生汲基二極體。第十二P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接第十一P通道金氧半場效電晶體之汲極，第十二P通道金氧半場效電晶體之閘極電性連接第八N通道金氧半場效電晶體之源極，第十二P通道金氧半場效電晶體之汲極電性連接第九N通道金氧半場效電晶體之閘極與第三偵測式金氧半場效電晶體，第十二P通道金氧半場效電晶體之基極電性連接第十二P通道金氧半場效電晶體之源極，第十二P通道金氧半場效電晶體具有一第四寄生汲基二極體。舉例來說，VDD為第三寄生汲基二極體與第四寄生汲基二極體之每一者的順偏電壓之4-5倍。第十二P通道金氧半場效電晶體之汲極接收VDD或零電壓。在刺激模式時，第十P通道金氧半場效電晶體、第十N通道金氧半場效電晶體、第十一N通道金氧半場效電晶體、第十二N通道金氧半場效電晶體、第十一P通道金氧半場效電晶體與第十二P通道金氧半場效電晶體依據VDD、2VDD與3VDD導通第七N通道金氧半場效電晶體、第八N通道金氧半場效電晶體與第九N通道金氧半場效電晶體。VDD為第十P通道金氧半場效電晶體、第十N通道金氧半場效電晶體、第十一N通道金氧半場效電晶體、第十二N通道金氧半場效電晶體、第十一P通道金氧半場效電晶體與第十二P通道金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍。VDD、2VDD、3VDD與第二輸出電壓配合第七P通道金氧半場效電晶體、第八P通道金氧半場效電晶體、第九P通道金氧半場效電晶體、第七N通道金氧半場效電晶體、第八N通道金氧半場效電晶體與第九N通道金氧半場效電晶體，以控制第十P通道金氧半場效電晶體、第十N通道金氧半場效電晶體、第十一N通道金氧半場效電晶體、第十二N通道金氧半場效電晶體、第十一P通道金氧半場效電晶體與第十二P通道金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。在取樣模式時，第三偵測式金氧半場效電晶體利用外部電壓驅動第十一P通道金氧半場效電晶體與第十二P通道金氧半場效電晶體導通第七N通道金氧半場效電晶體、第八N通道金氧半場效電晶體與第九N通道金氧半場效電晶體。
茲為使　貴審查委員對本發明的結構特徵及所達成的功效更有進一步的瞭解與認識，謹佐以較佳的實施例圖及配合詳細的說明，說明如後：
本發明之實施例將藉由下文配合相關圖式進一步加以解說。盡可能的，於圖式與說明書中，相同標號係代表相同或相似構件。於圖式中，基於簡化與方便標示，形狀與厚度可能經過誇大表示。可以理解的是，未特別顯示於圖式中或描述於說明書中之元件，為所屬技術領域中具有通常技術者所知之形態。本領域之通常技術者可依據本發明之內容而進行多種之改變與修改。
本發明堆疊金氧半場效電晶體以實現在低壓製程下製作耐高壓之電路，並以N通道金氧半場效電晶體為例。如第1圖所示，N通道金氧半場效電晶體10電性堆疊N通道金氧半場效電晶體12，並電性連接一電流源14。具體而言，N通道金氧半場效電晶體10、12皆具有閘極與源極，N通道金氧半場效電晶體10之源極電性連接N通道金氧半場效電晶體12之汲極，電流源14產生之電流係通過N通道金氧半場效電晶體10、12。當通過N通道金氧半場效電晶體10、12之電流為零時，源極電壓會被閘極之漏電流充電，使源極電壓等於閘極電壓，且N通道金氧半場效電晶體10、12工作在截止區。若閘極電壓等於一倍電源電壓(VDD)時，源極電壓亦等於VDD。當通過N通道金氧半場效電晶體10、12之電流不為零時，根據N通道金氧半場效電晶體10、12之較大的長寬比，源極電壓被設計約為VDD-Vth，其中Vth為N通道金氧半場效電晶體10或N通道金氧半場效電晶體12之臨界電壓。藉由閘極電壓來決定源極電壓，N通道金氧半場效電晶體10之汲極電壓則由與其堆疊之N通道金氧半場效電晶體12之源極電壓來決定。以第1圖為例，N通道金氧半場效電晶體10之汲極電壓約為二倍電源電壓(2VDD)減去Vth。如此可設計所有端點之跨壓皆小於N通道金氧半場效電晶體之崩潰電壓，達到耐受高壓之目的。
相同的操作原理亦可應用在P通道金氧半場效電晶體。N通道金氧半場效電晶體係使用深層N型井(deep N-well)連接源極與基極，以避免閘極氧化層與P型井過壓之問題。
請繼續參閱第2圖、第3圖、第4圖與第5圖。本發明之生醫刺激保護裝置係執行刺激模式或取樣模式。生醫刺激保護裝置包含一電流源16、一第一上P通道金氧半場效電晶體18、一第一自適應偏壓電路20、六第一刺激式金氧半場效電晶體22、一第一下N通道金氧半場效電晶體24、一第一偵測式金氧半場效電晶體26、一第二偵測式金氧半場效電晶體28、一第二上P通道金氧半場效電晶體30、一第二自適應偏壓電路32、一第二下N通道金氧半場效電晶體34、六第二刺激式金氧半場效電晶體36、一第三偵測式金氧半場效電晶體38與一第四偵測式金氧半場效電晶體40。第一偵測式金氧半場效電晶體26與第三偵測式金氧半場效電晶體38為P通道金氧半場效電晶體，第二偵測式金氧半場效電晶體28與第四偵測式金氧半場效電晶體40為N通道金氧半場效電晶體。在刺激模式時，電流源16接收四倍電源電壓(4VDD)，以產生刺激電流。第一上P通道金氧半場效電晶體18電性連接電流源16。在刺激模式時，第一上P通道金氧半場效電晶體16接收三倍電源電壓(3VDD)並進行導通，且刺激電流通過第一上P通道金氧半場效電晶體18。在刺激模式時，第一自適應偏壓電路20接收一倍電源電壓(VDD)、二倍電源電壓(2VDD)與3VDD。舉例來說，VDD為3.3伏特。第一刺激式金氧半場效電晶體22互相電性疊接，且電性疊接第一上P通道金氧半場效電晶體18，並電性連接第一自適應偏壓電路20。所有第一刺激式金氧半場效電晶體22之第一中央節點n1具有一第一輸出端，以藉此電性連接一生理組織42。在刺激模式時，第一自適應偏壓電路20依據VDD、2VDD與3VDD導通第一中央節點n1與第一上P通道金氧半場效電晶體18之間的第一刺激式金氧半場效電晶體22，以傳送刺激電流至生理組織42，並於第一輸出端建立一第一輸出電壓。第一下N通道金氧半場效電晶體24電性連接地端，第一刺激式金氧半場效電晶體22電性疊接於第一上P通道金氧半場效電晶體18與第一下N通道金氧半場效電晶體24之間。在刺激模式時，第一下N通道金氧半場效電晶體24接收零電壓GND並進行關閉，以阻擋刺激電流流向地端。舉例來說，VDD為第一上P通道金氧半場效電晶體18、第一刺激式金氧半場效電晶體22與第一下N通道金氧半場效電晶體24之每一者的臨界電壓之6倍。第一自適應偏壓電路20依據VDD、2VDD、3VDD與第一輸出電壓控制第一上P通道金氧半場效電晶體18、第一刺激式金氧半場效電晶體22與第一下N通道金氧半場效電晶體24之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。
第一偵測式金氧半場效電晶體26電性連接第一自適應偏壓電路20與第一刺激式金氧半場效電晶體22，在刺激模式時，第一偵測式金氧半場效電晶體26呈關閉狀態。在取樣模式時，第一偵測式金氧半場效電晶體26呈導通狀態，並接收一外部電壓，外部電壓等於VDD。第二偵測式金氧半場效電晶體28電性連接第一刺激式金氧半場效電晶體22與一訊號偵測器44。在刺激模式時，第二偵測式金氧半場效電晶體28呈關閉狀態。在取樣模式時，第二偵測式金氧半場效電晶體28呈導通狀態，且電流源16接收零電壓GND，以停止產生刺激電流，第一上P通道金氧半場效電晶體18接收零電壓GND並進行關閉，第一自適應偏壓電路20接收零電壓GND，第一下N通道金氧半場效電晶體24接收零電壓GND並進行關閉，第一偵測式金氧半場效電晶體26利用外部電壓驅動第一自適應偏壓電路20導通第一中央節點n1與第一下N通道金氧半場效電晶體24之間的第一刺激式金氧半場效電晶體22，以利用第一中央節點n1與第一下N通道金氧半場效電晶體24之間的第一刺激式金氧半場效電晶體22與第二偵測式金氧半場效電晶體28從生理組織42傳送一第一生理電流給訊號偵測器44。
第二上P通道金氧半場效電晶體30接收4VDD並進行關閉，以阻擋刺激電流通過第二上P通道金氧半場效電晶體30。在刺激模式時，第二自適應偏壓電路32接收VDD、2VDD與3VDD。第二下N通道金氧半場效電晶體34電性連接地端。在刺激模式時，第二下N通道金氧半場效電晶體34接收VDD並進行導通。第二刺激式金氧半場效電晶體36互相電性疊接，且電性疊接第二上P通道金氧半場效電晶體30與第二下N通道金氧半場效電晶體34之間。第二刺激式金氧半場效電晶體36電性連接第二自適應偏壓電路32，所有第二刺激式金氧半場效電晶體36之第二中央節點n2具有一第二輸出端，以藉此電性連接生理組織42。在刺激模式時，第二自適應偏壓電路32依據VDD、2VDD與3VDD導通第二中央節點n2與第二下N通道金氧半場效電晶體34之間的第二刺激式金氧半場效電晶體36，以透過第二下N通道金氧半場效電晶體34從生理組織42傳送刺激電流至地端，並於第二輸出端建立一第二輸出電壓。舉例來說，VDD為第二上P通道金氧半場效電晶體30、第二刺激式金氧半場效電晶體36與第二下N通道金氧半場效電晶體34之每一者的臨界電壓之6倍。第二自適應偏壓電路32依據VDD、2VDD、3VDD與第二輸出電壓控制第二上P通道金氧半場效電晶體30、第二刺激式金氧半場效電晶體36與第二下N通道金氧半場效電晶體34之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。
第三偵測式金氧半場效電晶體38電性連接第二自適應偏壓電路32與第二刺激式金氧半場效電晶體36。在刺激模式時，第三偵測式金氧半場效電晶體38呈關閉狀態。在取樣模式時，第三偵測式金氧半場效電晶體38呈導通狀態，並接收外部電壓。第四偵測式金氧半場效電晶體40電性連接第二刺激式金氧半場效電晶體36與訊號偵測器44。在刺激模式時，第四偵測式金氧半場效電晶體40呈關閉狀態。在取樣模式時，第四偵測式金氧半場效電晶體40呈導通狀態，且電流源16接收零電壓GND，以停止產生刺激電流，第二上P通道金氧半場效電晶體30接收4VDD並進行關閉，第二自適應偏壓電路32接收零電壓GND，第二下N通道金氧半場效電晶體34接收零電壓GND並進行關閉，第三偵測式金氧半場效電晶體38利用外部電壓驅動第二自適應偏壓電路32導通第二中央節點n2與第二下N通道金氧半場效電晶體34之間的第二刺激式金氧半場效電晶體36，以利用第二中央節點n2與第二下N通道金氧半場效電晶體34之間的第二刺激式金氧半場效電晶體36與第四偵測式金氧半場效電晶體40從生理組織42傳送一第二生理電流給訊號偵測器44。
具體而言，第一上P通道金氧半場效電晶體18之閘極接收3VDD或零電壓，第一上P通道金氧半場效電晶體18之源極電性連接電流源16。第一刺激式金氧半場效電晶體22更包含一第一P通道金氧半場效電晶體46、一第二P通道金氧半場效電晶體48、一第三P通道金氧半場效電晶體50、一第一N通道金氧半場效電晶體52、一第二N通道金氧半場效電晶體54與一第三N通道金氧半場效電晶體56。第一P通道金氧半場效電晶體46之源極電性連接第一上P通道金氧半場效電晶體18之汲極，第一P通道金氧半場效電晶體46之閘極接收3VDD或零電壓GND。第二P通道金氧半場效電晶體48之源極電性連接第一P通道金氧半場效電晶體46之汲極，第二P通道金氧半場效電晶體48之閘極電性連接第一自適應偏壓電路20。第三P通道金氧半場效電晶體50之源極電性連接第二P通道金氧半場效電晶體48之汲極，第三P通道金氧半場效電晶體50之閘極電性連接第一自適應偏壓電路20，第三P通道金氧半場效電晶體50之汲極電性連接第一中央節點n1。第一N通道金氧半場效電晶體52之汲極電性連接第一中央節點n1，第一N通道金氧半場效電晶體52之閘極電性連接第三P通道金氧半場效電晶體50之閘極與第一自適應偏壓電路20。第二N通道金氧半場效電晶體54之汲極電性連接第一N通道金氧半場效電晶體52之源極，第二N通道金氧半場效電晶體54之閘極電性連接第一自適應偏壓電路20。第三N通道金氧半場效電晶體56之汲極電性連接第二N通道金氧半場效電晶體54之源極，第三N通道金氧半場效電晶體56之閘極接收VDD或零電壓GND，第三N通道金氧半場效電晶體56之源極電性連接第一下N通道金氧半場效電晶體24之汲極與第二偵測式金氧半場效電晶體28。第三N通道金氧半場效電晶體56之閘極電性連接第一偵測式金氧半場效電晶體26與第一自適應偏壓電路20，第一下N通道金氧半場效電晶體24之閘極接收零電壓GND，第一下N通道金氧半場效電晶體24之源極電性連接地端。在刺激模式時，第一自適應偏壓電路20依據VDD、2VDD與3VDD導通第一P通道金氧半場效電晶體46、第二P通道金氧半場效電晶體48與第三P通道金氧半場效電晶體50。舉例來說，VDD為第一P通道金氧半場效電晶體46、第二P通道金氧半場效電晶體48、第三P通道金氧半場效電晶體50、第一N通道金氧半場效電晶體52、第二N通道金氧半場效電晶體54與第三N通道金氧半場效電晶體56之每一者的臨界電壓之6倍。第一自適應偏壓電路20依據VDD、2VDD、3VDD與第一輸出電壓控制第一P通道金氧半場效電晶體46、第二P通道金氧半場效電晶體48、第三P通道金氧半場效電晶體50、第一N通道金氧半場效電晶體52、第二N通道金氧半場效電晶體54與第三N通道金氧半場效電晶體56之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。在取樣模式時，第一偵測式金氧半場效電晶體26利用外部電壓驅動第一自適應偏壓電路20導通第一N通道金氧半場效電晶體52、第二N通道金氧半場效電晶體54與第三N通道金氧半場效電晶體56，以利用第一N通道金氧半場效電晶體52、第二N通道金氧半場效電晶體54與第三N通道金氧半場效電晶體56傳送第一生理電流給訊號偵測器44。
第一自適應偏壓電路20更包含一第四P通道金氧半場效電晶體58、一第四N通道金氧半場效電晶體60、一第五N通道金氧半場效電晶體62、一第六N通道金氧半場效電晶體64、一第五P通道金氧半場效電晶體66與一第六P通道金氧半場效電晶體68。第四P通道金氧半場效電晶體58之汲極接收2VDD或零電壓GND。第四N通道金氧半場效電晶體60之汲極接收2VDD或零電壓GND，第四N通道金氧半場效電晶體60之閘極電性連接第四P通道金氧半場效電晶體58之閘極。第五N通道金氧半場效電晶體62之汲極接收3VDD或零電壓GND，第五N通道金氧半場效電晶體62之汲極與閘極分別電性連接第一P通道金氧半場效電晶體46之閘極與汲極。第五N通道金氧半場效電晶體62之源極電性連接第四P通道金氧半場效電晶體58之源極與第二P通道金氧半場效電晶體48之閘極。第六N通道金氧半場效電晶體64之汲極電性連接第五N通道金氧半場效電晶體62之源極，第六N通道金氧半場效電晶體64之閘極電性連接第二P通道金氧半場效電晶體48之汲極，第六N通道金氧半場效電晶體64之源極電性連接第四P通道金氧半場效電晶體58、第三P通道金氧半場效電晶體50與第一N通道金氧半場效電晶體52之閘極。第五P通道金氧半場效電晶體66之源極電性連接第六N通道金氧半場效電晶體64之源極，第五P通道金氧半場效電晶體66之閘極電性連接第一N通道金氧半場效電晶體52之源極，第五P通道金氧半場效電晶體66之汲極電性連接第四N通道金氧半場效電晶體60之源極與第二N通道金氧半場效電晶體54之閘極，第五P通道金氧半場效電晶體66之基極電性連接第五P通道金氧半場效電晶體66之源極，第五P通道金氧半場效電晶體66具有一第一寄生汲基二極體。第六P通道金氧半場效電晶體68之源極電性連接第五P通道金氧半場效電晶體66之汲極，第六P通道金氧半場效電晶體68之閘極電性連接第二N通道金氧半場效電晶體54之源極，第六P通道金氧半場效電晶體68之汲極電性連接第三N通道金氧半場效電晶體56之閘極與第一偵測式金氧半場效電晶體26，第六P通道金氧半場效電晶體68之基極電性連接第六P通道金氧半場效電晶體68之源極，第六P通道金氧半場效電晶體68具有一第二寄生汲基二極體。舉例來說，VDD為第一寄生汲基二極體與第二寄生汲基二極體之每一者的順偏電壓之4-5倍。第六P通道金氧半場效電晶體68之汲極接收VDD或零電壓GND。在刺激模式時，第四P通道金氧半場效電晶體58、第四N通道金氧半場效電晶體60、第五N通道金氧半場效電晶體62、第六N通道金氧半場效電晶體64、第五P通道金氧半場效電晶體66與第六P通道金氧半場效電晶體68依據VDD、2VDD與3VDD導通第一P通道金氧半場效電晶體46、第二P通道金氧半場效電晶體48與第三P通道金氧半場效電晶體50。VDD為第四P通道金氧半場效電晶體58、第四N通道金氧半場效電晶體60、第五N通道金氧半場效電晶體62、第六N通道金氧半場效電晶體64、第五P通道金氧半場效電晶體66與第六P通道金氧半場效電晶體68之每一者的臨界電壓之6倍，VDD、2VDD、3VDD與第一輸出電壓配合第一P通道金氧半場效電晶體46、第二P通道金氧半場效電晶體48、第三P通道金氧半場效電晶體50、第一N通道金氧半場效電晶體52、第二N通道金氧半場效電晶體54與第三N通道金氧半場效電晶體56，以控制第四P通道金氧半場效電晶體58、第四N通道金氧半場效電晶體60、第五N通道金氧半場效電晶體62、第六N通道金氧半場效電晶體64、第五P通道金氧半場效電晶體66與第六P通道金氧半場效電晶體68之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。在取樣模式時，第一偵測式金氧半場效電晶體26利用外部電壓驅動第五P通道金氧半場效電晶體66與第六P通道金氧半場效電晶體68導通第一N通道金氧半場效電晶體52、第二N通道金氧半場效電晶體54與第三N通道金氧半場效電晶體56。
第二上P通道金氧半場效電晶體30之閘極接收4VDD或零電壓GND，第二上P通道金氧半場效電晶體30之源極電性連接電流源16。第二刺激式金氧半場效電晶體36更包含一第七P通道金氧半場效電晶體70、一第八P通道金氧半場效電晶體72、一第九P通道金氧半場效電晶體74、一第七N通道金氧半場效電晶體76、一第八N通道金氧半場效電晶體78與一第九N通道金氧半場效電晶體80。第七P通道金氧半場效電晶體70之源極電性連接第二上P通道金氧半場效電晶體30之汲極，第七P通道金氧半場效電晶體70之閘極接收3VDD或零電壓GND。第八P通道金氧半場效電晶體72之源極電性連接第七P通道金氧半場效電晶體70之汲極，第八P通道金氧半場效電晶體72之閘極電性連接第二自適應偏壓電路32。第九P通道金氧半場效電晶體74之源極電性連接第八P通道金氧半場效電晶體72之汲極，第九P通道金氧半場效電晶體74之閘極電性連接第二自適應偏壓電路32，第九P通道金氧半場效電晶體74之汲極電性連接第二中央節點n2。第七N通道金氧半場效電晶體76之汲極電性連接第二中央節點n2，第七N通道金氧半場效電晶體76之閘極電性連接第九P通道金氧半場效電晶體74之閘極與第二自適應偏壓電路32。第八N通道金氧半場效電晶體78之汲極電性連接第七N通道金氧半場效電晶體76之源極，第八N通道金氧半場效電晶體78之閘極電性連接第二自適應偏壓電路32。第九N通道金氧半場效電晶體80之汲極電性連接第八N通道金氧半場效電晶體78之源極，第九N通道金氧半場效電晶體80之閘極接收VDD或零電壓GND，第九N通道金氧半場效電晶體80之源極電性連接第二下N通道金氧半場效電晶體34之汲極與第四偵測式金氧半場效電晶體40，第九N通道金氧半場效電晶體80之閘極電性連接第三偵測式金氧半場效電晶體38與第二自適應偏壓電路32。第二下N通道金氧半場效電晶體34之閘極接收VDD，第二下N通道金氧半場效電晶體34之源極電性連接地端。在刺激模式時，第二自適應偏壓電路32依據VDD、2VDD與3VDD導通第七N通道金氧半場效電晶體76、第八N通道金氧半場效電晶體78與第九N通道金氧半場效電晶體80，VDD為第七P通道金氧半場效電晶體70、第八P通道金氧半場效電晶體72、第九P通道金氧半場效電晶體74、第七N通道金氧半場效電晶體76、第八N通道金氧半場效電晶體78與第九N通道金氧半場效電晶體80之每一者的臨界電壓之6倍。第二自適應偏壓電路32依據VDD、2VDD、3VDD與第二輸出電壓控制第七P通道金氧半場效電晶體70、第八P通道金氧半場效電晶體72、第九P通道金氧半場效電晶體74、第七N通道金氧半場效電晶體76、第八N通道金氧半場效電晶體78與第九N通道金氧半場效電晶體80之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。在取樣模式時，第三偵測式金氧半場效電晶體38利用外部電壓驅動第二自適應偏壓電路32導通第七N通道金氧半場效電晶體76、第八N通道金氧半場效電晶體78與第九N通道金氧半場效電晶體80，以利用第七N通道金氧半場效電晶體76、第八N通道金氧半場效電晶體78與第九N通道金氧半場效電晶體80傳送第二生理電流給訊號偵測器44。
第二自適應偏壓電路32更包含一第十P通道金氧半場效電晶體82、一第十N通道金氧半場效電晶體84、一第十一N通道金氧半場效電晶體86、一第十二N通道金氧半場效電晶體88、一第十一P通道金氧半場效電晶體90與一第十二P通道金氧半場效電晶體92。第十P通道金氧半場效電晶體82之汲極接收2VDD或零電壓GND。第十N通道金氧半場效電晶體84之汲極接收2VDD或零電壓GND，第十N通道金氧半場效電晶體84之閘極電性連接第十P通道金氧半場效電晶體82之閘極。第十一N通道金氧半場效電晶體86之汲極接收3VDD或零電壓GND，第十一N通道金氧半場效電晶體86之汲極與閘極分別電性連接第七P通道金氧半場效電晶體70之閘極與汲極，第十一N通道金氧半場效電晶體86之源極電性連接第十P通道金氧半場效電晶體82之源極與第八P通道金氧半場效電晶體72之閘極。第十二N通道金氧半場效電晶體88之汲極電性連接第十一N通道金氧半場效電晶體86之源極，第十二N通道金氧半場效電晶體88之閘極電性連接第八P通道金氧半場效電晶體72之汲極，第十二N通道金氧半場效電晶體88之源極電性連接第十P通道金氧半場效電晶體82、第九P通道金氧半場效電晶體74與第七N通道金氧半場效電晶體76之閘極。第十一P通道金氧半場效電晶體90之源極電性連接第十二N通道金氧半場效電晶體88之源極，第十一P通道金氧半場效電晶體90之閘極電性連接第七N通道金氧半場效電晶體76之源極，第十一P通道金氧半場效電晶體90之汲極電性連接第十N通道金氧半場效電晶體84之源極與第八N通道金氧半場效電晶體78之閘極，第十一P通道金氧半場效電晶體90之基極電性連接第十一P通道金氧半場效電晶體90之源極，第十一P通道金氧半場效電晶體90具有一第三寄生汲基二極體。第十二P通道金氧半場效電晶體92之源極電性連接第十一P通道金氧半場效電晶體90之汲極，第十二P通道金氧半場效電晶體92之閘極電性連接第八N通道金氧半場效電晶體78之源極，第十二P通道金氧半場效電晶體92之汲極電性連接第九N通道金氧半場效電晶體80之閘極與第三偵測式金氧半場效電晶體38，第十二P通道金氧半場效電晶體92之基極電性連接第十二P通道金氧半場效電晶體92之源極，第十二P通道金氧半場效電晶體92具有一第四寄生汲基二極體。舉例來說，VDD為第三寄生汲基二極體與第四寄生汲基二極體之每一者的順偏電壓之4-5倍。第十二P通道金氧半場效電晶體92之汲極接收VDD或零電壓GND。在刺激模式時，第十P通道金氧半場效電晶體82、第十N通道金氧半場效電晶體84、第十一N通道金氧半場效電晶體86、第十二N通道金氧半場效電晶體88、第十一P通道金氧半場效電晶體90與第十二P通道金氧半場效電晶體92依據VDD、2VDD與3VDD導通第七N通道金氧半場效電晶體76、第八N通道金氧半場效電晶體78與第九N通道金氧半場效電晶體80。VDD為第十P通道金氧半場效電晶體82、第十N通道金氧半場效電晶體84、第十一N通道金氧半場效電晶體86、第十二N通道金氧半場效電晶體88、第十一P通道金氧半場效電晶體90與第十二P通道金氧半場效電晶體92之每一者的臨界電壓之6倍。VDD、2VDD、3VDD與第二輸出電壓配合第七P通道金氧半場效電晶體70、第八P通道金氧半場效電晶體72、第九P通道金氧半場效電晶體74、第七N通道金氧半場效電晶體76、第八N通道金氧半場效電晶體78與第九N通道金氧半場效電晶體80，以控制第十P通道金氧半場效電晶體82、第十N通道金氧半場效電晶體84、第十一N通道金氧半場效電晶體86、第十二N通道金氧半場效電晶體88、第十一P通道金氧半場效電晶體90與第十二P通道金氧半場效電晶體92之每一者的二端的電壓差小於或等於VDD。在取樣模式時，第三偵測式金氧半場效電晶體38利用外部電壓驅動第十一P通道金氧半場效電晶體90與第十二P通道金氧半場效電晶體92導通第七N通道金氧半場效電晶體76、第八N通道金氧半場效電晶體78與第九N通道金氧半場效電晶體80。
本發明利用自適應偏壓電路偵測輸出電壓，以產生適當偏壓，並將其提供給刺激式金氧半場效電晶體，使每個金氧半場效電晶體之任二端的電壓差小於或等於低壓製程的可耐受電壓，進而有效防止高電壓損壞刺激式金氧半場效電晶體與自適應偏壓電路之金氧半場效電晶體。
請參閱第2圖，以下介紹本發明之生醫刺激保護裝置之刺激模式，其中上述每個金氧半場效電晶體之臨界電壓皆為Vth。
首先，當電流源16產生之刺激電流略大於零時，第一輸出電壓與第二輸出電壓約為零電壓GND。換言之，節點n1與n2之電壓約為零電壓GND。因為節點n3之電壓為VDD，所以VDD導通第三N通道金氧半場效電晶體56，並透過第六P通道金氧半場效電晶體68與第五P通道金氧半場效電晶體66之寄生汲基二極體提升節點n4與n5之電壓至高於零電壓GND並低於VDD，以導通第一N通道金氧半場效電晶體52與第二N通道金氧半場效電晶體54。因此，節點n6、n7與n8之電壓約為零電壓GND。因為刺激電流無法通過第一N通道金氧半場效電晶體52、第二N通道金氧半場效電晶體54、第三N通道金氧半場效電晶體與第一下N通道金氧半場效電晶體24，故第一N通道金氧半場效電晶體52、第二N通道金氧半場效電晶體54與第三N通道金氧半場效電晶體56工作在線性區。因為節點n6與n7約為零電壓GND，故第六P通道金氧半場效電晶體68與第五P通道金氧半場效電晶體66會被導通，且VDD繼續提升節點n4與n5之電壓至VDD，使第六P通道金氧半場效電晶體68與第五P通道金氧半場效電晶體66工作在線性區。因為節點n4與n5之電壓皆為VDD，故第四N通道金氧半場效電晶體60工作在截止區。因為第四P通道金氧半場效電晶體58之汲閘電壓為VDD，所以第四P通道金氧半場效電晶體58被導通，使節點n8之電壓為2VDD，且第四P通道金氧半場效電晶體58工作在線性區。因為刺激電流略大於零，且第一輸出電壓夠低，所以第一P通道金氧半場效電晶體46、第二P通道金氧半場效電晶體48與第三P通道金氧半場效電晶體50皆工作在飽和區。因為節點n9之電壓為3VDD，所以節點n10、n11與n12之電壓分別為3VDD+Vth、2VDD+Vth與VDD+Vth。因此，第五N通道金氧半場效電晶體62與第六N通道金氧半場效電晶體64亦工作在飽和區。
當電流源16產生之刺激電流持續增加，第一輸出電壓與第二輸出電壓分別約為VDD與零電壓GND。換言之，節點n1與n2之電壓約為VDD與零電壓GND。因為第一N通道金氧半場效電晶體52、第二N通道金氧半場效電晶體54與第三N通道金氧半場效電晶體56原來工作在線性區，故VDD會提升節點n6、n7與n8之電壓至VDD。因為節點n8與n3之電壓皆為VDD，故第三N通道金氧半場效電晶體56工作在截止區，第一N通道金氧半場效電晶體52與第二N通道金氧半場效電晶體54仍維持工作在線性區。第二N通道金氧半場效電晶體54為了工作在線性區，節點n4之電壓會上升至VDD+Vth。因此，第六P通道金氧半場效電晶體68工作在飽和區，第五P通道金氧半場效電晶體66仍維持工作在線性區，節點n5之電壓為VDD+Vth。因為節點n4與n5之電壓皆為VDD+Vth，故第四N通道金氧半場效電晶體60工作在截止區。雖然節點n5之電壓為VDD+Vth，但節點n5之電壓並不影響第四P通道金氧半場效電晶體58之狀態。所以第四P通道金氧半場效電晶體58仍維持工作在線性區，使節點n8之電壓為2VDD。因為刺激電流持續增加，且第一輸出電壓夠低，所以第一P通道金氧半場效電晶體46、第二P通道金氧半場效電晶體48與第三P通道金氧半場效電晶體50皆工作在飽和區，使節點n10、n11與n12之電壓分別為3VDD+Vth、2VDD+Vth與VDD+2Vth。因此，第五N通道金氧半場效電晶體62與第六N通道金氧半場效電晶體64亦工作在飽和區。
當電流源16產生之刺激電流持續增加，第一輸出電壓與第二輸出電壓分別約為2VDD與零電壓GND。換言之，節點n1與n2之電壓約為2VDD與零電壓GND。因為第一N通道金氧半場效電晶體52與第二N通道金氧半場效電晶體54原來工作在線性區，故VDD會提升節點n6與n7之電壓至2VDD。因為節點n7之電壓大於節點n4之電壓，故第六P通道金氧半場效電晶體68工作在截止區。因為第六P通道金氧半場效電晶體68工作在截止區，所以節點n4之電壓上升至2VDD，以關閉第二N通道金氧半場效電晶體54。因為第一N通道金氧半場效電晶體52仍維持工作在線性區，所以節點n5之電壓會上升至2VDD+Vth，使第四N通道金氧半場效電晶體工作在次臨界區(subthreshold region)。因為節點n5之電壓會上升至2VDD+Vth，所以節點n8之電壓會比節點n5之電壓高，使第四P通道金氧半場效電晶體58工作在飽和區。因為第四P通道金氧半場效電晶體58工作在飽和區，所以節點n8之電壓為2VDD+2Vth。因為刺激電流持續增加，且第一輸出電壓夠低，所以第一P通道金氧半場效電晶體46、第二P通道金氧半場效電晶體48與第三P通道金氧半場效電晶體50皆工作在飽和區，使節點n10、n11與n12之電壓分別為3VDD+Vth、2VDD+3Vth與2VDD+2Vth。因此，第五N通道金氧半場效電晶體62與第六N通道金氧半場效電晶體64亦工作在飽和區。
當電流源16產生之刺激電流持續增加，第一輸出電壓與第二輸出電壓分別約為3VDD與零電壓GND。換言之，節點n1與n2之電壓約為3VDD與零電壓GND。因為第一N通道金氧半場效電晶體52原來工作在線性區，故VDD會提升節點n6之電壓至3VDD。因為節點n6之電壓大於節點n5之電壓，故第五P通道金氧半場效電晶體66工作在截止區。因為第五P通道金氧半場效電晶體66工作在截止區，所以節點n5之電壓上升至3VDD，以關閉第一N通道金氧半場效電晶體52，並使第四N通道金氧半場效電晶體60工作在線性區。因為節點n5與n9之電壓皆為3VDD，所以節點n8之電壓亦為3VDD，使第四P通道金氧半場效電晶體58工作在截止區，第五N通道金氧半場效電晶體62與第六N通道金氧半場效電晶體64工作在線性區。因為第五N通道金氧半場效電晶體62與第六N通道金氧半場效電晶體64工作在線性區，所以節點n10、n11與n12之電壓分別為3VDD+Vth、3VDD+Vth與3VDD+Vth，使第一P通道金氧半場效電晶體46與第二P通道金氧半場效電晶體48皆工作在線性區，第三P通道金氧半場效電晶體50工作在飽和區。
當電流源16產生之刺激電流持續增加，第一輸出電壓與第二輸出電壓分別約為4VDD與零電壓GND。換言之，節點n1與n2之電壓約為4VDD與零電壓GND。第一輸出電壓提升節點n10、n11與n12之電壓至4VDD，使第三P通道金氧半場效電晶體50工作在線性區，其餘金氧半場效電晶體則維持原來狀態。
請參閱第3圖，以下介紹第二刺激式金氧半場效電晶體36與第二自適應偏壓電路32在刺激模式的運作方式。因為節點n13之電壓為VDD，所以VDD導通第九N通道金氧半場效電晶體80，並透過第十一P通道金氧半場效電晶體90與第十二P通道金氧半場效電晶體92之寄生汲基二極體提升節點n14與n15之電壓至高於零電壓GND並低於VDD，以導通第七N通道金氧半場效電晶體76與第八N通道金氧半場效電晶體78。因此，節點n16、n17與n18之電壓約為零電壓GND，使第七N通道金氧半場效電晶體76、第八N通道金氧半場效電晶體78與第九N通道金氧半場效電晶體80工作在線性區。因為節點n16與n17約為零電壓GND，故第十一P通道金氧半場效電晶體90與第十二P通道金氧半場效電晶體92會被導通，且VDD繼續提升節點n14與n15之電壓至VDD，使第十一P通道金氧半場效電晶體90與第十二P通道金氧半場效電晶體92工作在線性區。因為節點n15之電壓為VDD，故第十N通道金氧半場效電晶體84與第十P通道金氧半場效電晶體82分別操作在截止區與線性區，使節點n19之電壓上升至2VDD。因為刺激電流不會通過第七P通道金氧半場效電晶體70、第八P通道金氧半場效電晶體72、第九P通道金氧半場效電晶體74、第十一N通道金氧半場效電晶體86與第十二N通道金氧半場效電晶體88，所以第七P通道金氧半場效電晶體70、第八P通道金氧半場效電晶體72、第九P通道金氧半場效電晶體74、第十一N通道金氧半場效電晶體86與第十二N通道金氧半場效電晶體88之閘源電壓皆為零電壓。此外，節點n20之電壓為3VDD。因此，節點n21、n22與n23之電壓分別為3VDD、2VDD與VDD。
請參閱第4圖，以下介紹第一刺激式金氧半場效電晶體22與第一自適應偏壓電路20在取樣模式的運作方式。因為第一自適應偏壓電路20與第一P通道金氧半場效電晶體46接收零電壓，故第一P通道金氧半場效電晶體46、第二P通道金氧半場效電晶體48、第四P通道金氧半場效電晶體58、第四N通道金氧半場效電晶體60、第五N通道金氧半場效電晶體62與第六N通道金氧半場效電晶體64皆工作在截止區，使第三P通道金氧半場效電晶體50工作在截止區。此外，第一偵測式金氧半場效電晶體26利用外部電壓提升節點n3之電壓，並透過第五P通道金氧半場效電晶體66與第六P通道金氧半場效電晶體68之寄生汲基二極體提升節點n4與n5之電壓，使第一N通道金氧半場效電晶體52、第二N通道金氧半場效電晶體54與第三N通道金氧半場效電晶體56工作在線性區，進而導通第五P通道金氧半場效電晶體66與第六P通道金氧半場效電晶體68。因此，第一N通道金氧半場效電晶體52、第二N通道金氧半場效電晶體54、第三N通道金氧半場效電晶體56與第二偵測式金氧半場效電晶體28從生理組織42傳送第一生理電流給訊號偵測器44。
請參閱第5圖，以下介紹第二刺激式金氧半場效電晶體36與第二自適應偏壓電路32在取樣模式的運作方式。因為第二自適應偏壓電路32與第七P通道金氧半場效電晶體70接收零電壓，故第七P通道金氧半場效電晶體70、第八P通道金氧半場效電晶體72、第十P通道金氧半場效電晶體82、第十N通道金氧半場效電晶體84、第十一N通道金氧半場效電晶體86與第十二N通道金氧半場效電晶體88皆工作在截止區，使第九P通道金氧半場效電晶體74工作在截止區。此外，第三偵測式金氧半場效電晶體38利用外部電壓提升節點n13之電壓，並透過第十一P通道金氧半場效電晶體90與第十二P通道金氧半場效電晶體92之寄生汲基二極體提升節點n14與n15之電壓，使第七N通道金氧半場效電晶體76、第八N通道金氧半場效電晶體78與第九N通道金氧半場效電晶體80工作在線性區，進而導通第十一P通道金氧半場效電晶體90與第十二P通道金氧半場效電晶體92。因此，第七N通道金氧半場效電晶體76、第八N通道金氧半場效電晶體78、第九N通道金氧半場效電晶體80與第四偵測式金氧半場效電晶體40從生理組織42傳送第二生理電流給訊號偵測器44。
綜上所述，本發明利用自適應偏壓電路偵測輸出電壓，以產生適當偏壓，並將其提供給刺激式金氧半場效電晶體，使每個金氧半場效電晶體之任二端的電壓差小於或等於低壓製程的可耐受電壓，進而有效防止高電壓損壞刺激式金氧半場效電晶體、自適應偏壓電路以及後端之訊號偵測電路。
以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10‧‧‧N通道金氧半場效電晶體
12‧‧‧N通道金氧半場效電晶體
14‧‧‧電流源
16‧‧‧電流源
18‧‧‧第一上P通道金氧半場效電晶體
20‧‧‧第一自適應偏壓電路
22‧‧‧第一刺激式金氧半場效電晶體
24‧‧‧第一下N通道金氧半場效電晶體
26‧‧‧第一偵測式金氧半場效電晶體
28‧‧‧第二偵測式金氧半場效電晶體
30‧‧‧第二上P通道金氧半場效電晶體
32‧‧‧第二自適應偏壓電路
34‧‧‧第二下N通道金氧半場效電晶體
36‧‧‧第二刺激式金氧半場效電晶體
38‧‧‧第三偵測式金氧半場效電晶體
40‧‧‧第四偵測式金氧半場效電晶體
42‧‧‧生理組織
44‧‧‧訊號偵測器
46‧‧‧第一P通道金氧半場效電晶體
48‧‧‧第二P通道金氧半場效電晶體
50‧‧‧第三P通道金氧半場效電晶體
52‧‧‧第一N通道金氧半場效電晶體
54‧‧‧第二N通道金氧半場效電晶體
56‧‧‧第三N通道金氧半場效電晶體
58‧‧‧第四P通道金氧半場效電晶體
60‧‧‧第四N通道金氧半場效電晶體
62‧‧‧第五N通道金氧半場效電晶體
64‧‧‧第六N通道金氧半場效電晶體
66‧‧‧第五P通道金氧半場效電晶體
68‧‧‧第六P通道金氧半場效電晶體
70‧‧‧第七P通道金氧半場效電晶體
72‧‧‧第八P通道金氧半場效電晶體
74‧‧‧第九P通道金氧半場效電晶體
76‧‧‧第七N通道金氧半場效電晶體
78‧‧‧第八N通道金氧半場效電晶體
80‧‧‧第九N通道金氧半場效電晶體
82‧‧‧第十P通道金氧半場效電晶體
84‧‧‧第十N通道金氧半場效電晶體
86‧‧‧第十一N通道金氧半場效電晶體
88‧‧‧第十二N通道金氧半場效電晶體
90‧‧‧第十一P通道金氧半場效電晶體
92‧‧‧第十二P通道金氧半場效電晶體
第1圖為本發明之互相堆疊之金氧半場效電晶體之電路圖。 第2圖為本發明之執行刺激模式之第一自適應偏壓電路與第一刺激式金氧半場效電晶體之電路圖。 第3圖為本發明之執行刺激模式之第二自適應偏壓電路與第二刺激式金氧半場效電晶體之電路圖。 第4圖為本發明之執行取樣模式之第一自適應偏壓電路與第一刺激式金氧半場效電晶體之電路圖。 第5圖為本發明之執行取樣模式之第二自適應偏壓電路與第二刺激式金氧半場效電晶體之電路圖。

Claims (12)

  1. 一種生醫刺激保護裝置，其係執行刺激模式或取樣模式，該生醫刺激保護裝置包含： 一電流源，在該刺激模式時，該電流源接收四倍電源電壓(4VDD)，以產生刺激電流； 一第一上P通道金氧半場效電晶體，電性連接該電流源，在該刺激模式時，該第一上P通道金氧半場效電晶體接收三倍電源電壓(3VDD)並進行導通，且該刺激電流通過該第一上P通道金氧半場效電晶體； 一第一自適應偏壓電路，在該刺激模式時，該第一自適應偏壓電路接收一倍電源電壓(VDD)、二倍電源電壓(2VDD)與3VDD；以及 六第一刺激式金氧半場效電晶體，其係互相電性疊接(cascoded)，且電性疊接該第一上P通道金氧半場效電晶體，並電性連接該第一自適應偏壓電路，該些第一刺激式金氧半場效電晶體之第一中央節點具有一第一輸出端，以藉此電性連接一生理組織，在該刺激模式時，該第一自適應偏壓電路依據該VDD、該2VDD與該3VDD導通該第一中央節點與該第一上P通道金氧半場效電晶體之間的該第一刺激式金氧半場效電晶體，以傳送該刺激電流至該生理組織，並於該第一輸出端建立一第一輸出電壓，該第一自適應偏壓電路依據該VDD、該2VDD、該3VDD與該第一輸出電壓控制該第一上P通道金氧半場效電晶體與該些第一刺激式金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於該VDD。
  2. 如請求項1所述之生醫刺激保護裝置，其中該VDD為該第一上P通道金氧半場效電晶體與該些第一刺激式金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍。
  3. 如請求項2所述之生醫刺激保護裝置，更包含一第一下N通道金氧半場效電晶體，其係電性連接地端，該些第一刺激式金氧半場效電晶體電性疊接於該第一上P通道金氧半場效電晶體與該第一下N通道金氧半場效電晶體之間，在該刺激模式時，該第一下N通道金氧半場效電晶體接收零電壓並進行關閉，以阻擋該刺激電流流向該地端，該VDD為該第一下N通道金氧半場效電晶體的臨界電壓之6倍，該第一自適應偏壓電路依據該VDD、該2VDD、該3VDD與該第一輸出電壓控制該第一下N通道金氧半場效電晶體的二端的電壓差小於或等於該VDD。
  4. 如請求項3所述之生醫刺激保護裝置，更包含： 一第一偵測式金氧半場效電晶體，電性連接該第一自適應偏壓電路與該第一刺激式金氧半場效電晶體，在該刺激模式時，該第一偵測式金氧半場效電晶體呈關閉狀態，在該取樣模式時，該第一偵測式金氧半場效電晶體呈導通狀態，並接收一外部電壓，該外部電壓等於該VDD；以及 一第二偵測式金氧半場效電晶體，電性連接該第一刺激式金氧半場效電晶體與一訊號偵測器，在該刺激模式時，該第二偵測式金氧半場效電晶體呈關閉狀態，在該取樣模式時，該第二偵測式金氧半場效電晶體呈導通狀態，且該電流源接收零電壓，以停止產生該刺激電流，該第一上P通道金氧半場效電晶體接收零電壓並進行關閉，該第一自適應偏壓電路接收零電壓，該第一下N通道金氧半場效電晶體接收零電壓並進行關閉，該第一偵測式金氧半場效電晶體利用該外部電壓驅動該第一自適應偏壓電路導通該第一中央節點與該第一下N通道金氧半場效電晶體之間的該第一刺激式金氧半場效電晶體，以利用該第一中央節點與該第一下N通道金氧半場效電晶體之間的該第一刺激式金氧半場效電晶體與該第二偵測式金氧半場效電晶體從該生理組織傳送一第一生理電流給該訊號偵測器。
  5. 如請求項4所述之生醫刺激保護裝置，更包含： 一第二上P通道金氧半場效電晶體，電性連接該電流源，在該刺激模式時，該第二上P通道金氧半場效電晶體接收該4VDD並進行關閉，以阻擋該刺激電流通過該第二上P通道金氧半場效電晶體； 一第二自適應偏壓電路，在該刺激模式時，該第二自適應偏壓電路接收該VDD、該2VDD與該3VDD； 一第二下N通道金氧半場效電晶體，其係電性連接地端，在該刺激模式時，該第二下N通道金氧半場效電晶體接收該VDD並進行導通；以及 六第二刺激式金氧半場效電晶體，其係互相電性疊接，且電性疊接該第二上P通道金氧半場效電晶體與該第二下N通道金氧半場效電晶體之間，該些第二刺激式金氧半場效電晶體電性連接該第二自適應偏壓電路，該些第二刺激式金氧半場效電晶體之第二中央節點具有一第二輸出端，以藉此電性連接該生理組織，在該刺激模式時，該第二自適應偏壓電路依據該VDD、該2VDD與該3VDD導通該第二中央節點與該第二下N通道金氧半場效電晶體之間的該第二刺激式金氧半場效電晶體，以透過該第二下N通道金氧半場效電晶體從該生理組織傳送該刺激電流至該地端，並於該第二輸出端建立一第二輸出電壓，該第二自適應偏壓電路依據該VDD、該2VDD、該3VDD與該第二輸出電壓控制該第二上P通道金氧半場效電晶體、該些第二刺激式金氧半場效電晶體與該第二下N通道金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於該VDD。
  6. 如請求項5所述之生醫刺激保護裝置，其中該VDD為該第二上P通道金氧半場效電晶體、該些第二刺激式金氧半場效電晶體與該第二下N通道金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍。
  7. 如請求項6所述之生醫刺激保護裝置，更包含： 一第三偵測式金氧半場效電晶體，電性連接該第二自適應偏壓電路與該第二刺激式金氧半場效電晶體，在該刺激模式時，該第三偵測式金氧半場效電晶體呈關閉狀態，在該取樣模式時，該第三偵測式金氧半場效電晶體呈導通狀態，並接收該外部電壓；以及 一第四偵測式金氧半場效電晶體，電性連接該第二刺激式金氧半場效電晶體與該訊號偵測器，在該刺激模式時，該第四偵測式金氧半場效電晶體呈關閉狀態，在該取樣模式時，該第四偵測式金氧半場效電晶體呈導通狀態，且該電流源接收零電壓，以停止產生該刺激電流，該第二上P通道金氧半場效電晶體接收該4VDD並進行關閉，該第二自適應偏壓電路接收零電壓，該第二下N通道金氧半場效電晶體接收零電壓並進行關閉，該第三偵測式金氧半場效電晶體利用該外部電壓驅動該第二自適應偏壓電路導通該第二中央節點與該第二下N通道金氧半場效電晶體之間的該第二刺激式金氧半場效電晶體，以利用該第二中央節點與該第二下N通道金氧半場效電晶體之間的該第二刺激式金氧半場效電晶體與該第四偵測式金氧半場效電晶體從該生理組織傳送一第二生理電流給該訊號偵測器。
  8. 如請求項7所述之生醫刺激保護裝置，其中該第一偵測式金氧半場效電晶體與該第三偵測式金氧半場效電晶體為P通道金氧半場效電晶體，該第二偵測式金氧半場效電晶體與該第四偵測式金氧半場效電晶體為N通道金氧半場效電晶體。
  9. 如請求項7所述之生醫刺激保護裝置，其中該第一上P通道金氧半場效電晶體之閘極接收該3VDD或零電壓，該第一上P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接該電流源，該些第一刺激式金氧半場效電晶體更包含： 一第一P通道金氧半場效電晶體，其源極電性連接該第一上P通道金氧半場效電晶體之汲極，閘極接收該3VDD或零電壓； 一第二P通道金氧半場效電晶體，其源極電性連接該第一P通道金氧半場效電晶體之汲極，閘極電性連接該第一自適應偏壓電路； 一第三P通道金氧半場效電晶體，其源極電性連接該第二P通道金氧半場效電晶體之汲極，閘極電性連接該第一自適應偏壓電路，汲極電性連接該第一中央節點； 一第一N通道金氧半場效電晶體，其汲極電性連接該第一中央節點，閘極電性連接該第三P通道金氧半場效電晶體之該閘極與該第一自適應偏壓電路； 一第二N通道金氧半場效電晶體，其汲極電性連接該第一N通道金氧半場效電晶體之源極，閘極電性連接該第一自適應偏壓電路；以及 一第三N通道金氧半場效電晶體，其汲極電性連接該第二N通道金氧半場效電晶體之源極，閘極接收該VDD或零電壓，源極電性連接該第一下N通道金氧半場效電晶體之汲極與該第二偵測式金氧半場效電晶體，該第三N通道金氧半場效電晶體之該閘極電性連接該第一偵測式金氧半場效電晶體與該第一自適應偏壓電路，該第一下N通道金氧半場效電晶體之閘極接收零電壓，該第一下N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接該地端，在該刺激模式時，該第一自適應偏壓電路依據該VDD、該2VDD與該3VDD導通該第一P通道金氧半場效電晶體、該第二P通道金氧半場效電晶體與該第三P通道金氧半場效電晶體，該VDD為該第一P通道金氧半場效電晶體、該第二P通道金氧半場效電晶體、該第三P通道金氧半場效電晶體、該第一N通道金氧半場效電晶體、該第二N通道金氧半場效電晶體與該第三N通道金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍，該第一自適應偏壓電路依據該VDD、該2VDD、該3VDD與該第一輸出電壓控制該第一P通道金氧半場效電晶體、該第二P通道金氧半場效電晶體、該第三P通道金氧半場效電晶體、該第一N通道金氧半場效電晶體、該第二N通道金氧半場效電晶體與該第三N通道金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於該VDD，在該取樣模式時，該第一偵測式金氧半場效電晶體利用該外部電壓驅動該第一自適應偏壓電路導通該第一N通道金氧半場效電晶體、該第二N通道金氧半場效電晶體與該第三N通道金氧半場效電晶體，以利用該第一N通道金氧半場效電晶體、該第二N通道金氧半場效電晶體與該第三N通道金氧半場效電晶體傳送該第一生理電流給該訊號偵測器。
  10. 如請求項9所述之生醫刺激保護裝置，其中該第一自適應偏壓電路更包含： 一第四P通道金氧半場效電晶體，其汲極接收該2VDD或零電壓； 一第四N通道金氧半場效電晶體，其汲極接收該2VDD或零電壓，閘極電性連接該第四P通道金氧半場效電晶體之閘極； 一第五N通道金氧半場效電晶體，其汲極接收該3VDD或零電壓，該第五N通道金氧半場效電晶體之該汲極與閘極分別電性連接該第一P通道金氧半場效電晶體之該閘極與該汲極，該第五N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接該第四P通道金氧半場效電晶體之源極與該第二P通道金氧半場效電晶體之該閘極； 一第六N通道金氧半場效電晶體，其汲極電性連接該第五N通道金氧半場效電晶體之該源極，閘極電性連接該第二P通道金氧半場效電晶體之該汲極，源極電性連接該第四P通道金氧半場效電晶體、該第三P通道金氧半場效電晶體與該第一N通道金氧半場效電晶體之該閘極； 一第五P通道金氧半場效電晶體，其源極電性連接該第六N通道金氧半場效電晶體之該源極，閘極電性連接該第一N通道金氧半場效電晶體之該源極，汲極電性連接該第四N通道金氧半場效電晶體之源極與該第二N通道金氧半場效電晶體之該閘極，基極電性連接該第五P通道金氧半場效電晶體之該源極，該第五P通道金氧半場效電晶體具有一第一寄生汲基二極體；以及 一第六P通道金氧半場效電晶體，其源極電性連接該第五P通道金氧半場效電晶體之該汲極，閘極電性連接該第二N通道金氧半場效電晶體之該源極，汲極電性連接該第三N通道金氧半場效電晶體之該閘極與該第一偵測式金氧半場效電晶體，基極電性連接該第六P通道金氧半場效電晶體之該源極，該第六P通道金氧半場效電晶體具有一第二寄生汲基二極體，該VDD為該第一寄生汲基二極體與該第二寄生汲基二極體之每一者的順偏電壓之4-5倍，該第六P通道金氧半場效電晶體之該汲極接收該VDD或零電壓，在該刺激模式時，該第四P通道金氧半場效電晶體、該第四N通道金氧半場效電晶體、該第五N通道金氧半場效電晶體、該第六N通道金氧半場效電晶體、該第五P通道金氧半場效電晶體與該第六P通道金氧半場效電晶體依據該VDD、該2VDD與該3VDD導通該第一P通道金氧半場效電晶體、該第二P通道金氧半場效電晶體與該第三P通道金氧半場效電晶體，該VDD為該第四P通道金氧半場效電晶體、該第四N通道金氧半場效電晶體、該第五N通道金氧半場效電晶體、該第六N通道金氧半場效電晶體、該第五P通道金氧半場效電晶體與該第六P通道金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍，該VDD、該2VDD、該3VDD與該第一輸出電壓配合該第一P通道金氧半場效電晶體、該第二P通道金氧半場效電晶體、該第三P通道金氧半場效電晶體、該第一N通道金氧半場效電晶體、該第二N通道金氧半場效電晶體與該第三N通道金氧半場效電晶體，以控制該第四P通道金氧半場效電晶體、該第四N通道金氧半場效電晶體、該第五N通道金氧半場效電晶體、該第六N通道金氧半場效電晶體、該第五P通道金氧半場效電晶體與該第六P通道金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於該VDD，在該取樣模式時，該第一偵測式金氧半場效電晶體利用該外部電壓驅動該第五P通道金氧半場效電晶體與該第六P通道金氧半場效電晶體導通該第一N通道金氧半場效電晶體、該第二N通道金氧半場效電晶體與該第三N通道金氧半場效電晶體。
  11. 如請求項10所述之生醫刺激保護裝置，其中該第二上P通道金氧半場效電晶體之閘極接收該4VDD或零電壓，該第二上P通道金氧半場效電晶體之源極電性連接該電流源，該些第二刺激式金氧半場效電晶體更包含： 一第七P通道金氧半場效電晶體，其源極電性連接該第二上P通道金氧半場效電晶體之汲極，閘極接收該3VDD或零電壓； 一第八P通道金氧半場效電晶體，其源極電性連接該第七P通道金氧半場效電晶體之汲極，閘極電性連接該第二自適應偏壓電路； 一第九P通道金氧半場效電晶體，其源極電性連接該第八P通道金氧半場效電晶體之汲極，閘極電性連接該第二自適應偏壓電路，汲極電性連接該第二中央節點； 一第七N通道金氧半場效電晶體，其汲極電性連接該第二中央節點，閘極電性連接該第九P通道金氧半場效電晶體之該閘極與該第二自適應偏壓電路； 一第八N通道金氧半場效電晶體，其汲極電性連接該第七N通道金氧半場效電晶體之源極，閘極電性連接該第二自適應偏壓電路；以及 一第九N通道金氧半場效電晶體，其汲極電性連接該第八N通道金氧半場效電晶體之源極，閘極接收該VDD或零電壓，源極電性連接該第二下N通道金氧半場效電晶體之汲極與該第四偵測式金氧半場效電晶體，該第九N通道金氧半場效電晶體之該閘極電性連接該第三偵測式金氧半場效電晶體與該第二自適應偏壓電路，該第二下N通道金氧半場效電晶體之閘極接收該VDD，該第二下N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接該地端，在該刺激模式時，該第二自適應偏壓電路依據該VDD、該2VDD與該3VDD導通該第七N通道金氧半場效電晶體、該第八N通道金氧半場效電晶體與該第九N通道金氧半場效電晶體，該VDD為該第七P通道金氧半場效電晶體、該第八P通道金氧半場效電晶體、該第九P通道金氧半場效電晶體、該第七N通道金氧半場效電晶體、該第八N通道金氧半場效電晶體與該第九N通道金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍，該第二自適應偏壓電路依據該VDD、該2VDD、該3VDD與該第二輸出電壓控制該第七P通道金氧半場效電晶體、該第八P通道金氧半場效電晶體、該第九P通道金氧半場效電晶體、該第七N通道金氧半場效電晶體、該第八N通道金氧半場效電晶體與該第九N通道金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於該VDD，在該取樣模式時，該第三偵測式金氧半場效電晶體利用該外部電壓驅動該第二自適應偏壓電路導通該第七N通道金氧半場效電晶體、該第八N通道金氧半場效電晶體與該第九N通道金氧半場效電晶體，以利用該第七N通道金氧半場效電晶體、該第八N通道金氧半場效電晶體與該第九N通道金氧半場效電晶體傳送該第二生理電流給該訊號偵測器。
  12. 如請求項11所述之生醫刺激保護裝置，其中該第二自適應偏壓電路更包含： 一第十P通道金氧半場效電晶體，其汲極接收該2VDD或零電壓； 一第十N通道金氧半場效電晶體，其汲極接收該2VDD或零電壓，閘極電性連接該第十P通道金氧半場效電晶體之閘極； 一第十一N通道金氧半場效電晶體，其汲極接收該3VDD或零電壓，該第十一N通道金氧半場效電晶體之該汲極與閘極分別電性連接該第七P通道金氧半場效電晶體之該閘極與該汲極，該第十一N通道金氧半場效電晶體之源極電性連接該第十P通道金氧半場效電晶體之源極與該第八P通道金氧半場效電晶體之該閘極； 一第十二N通道金氧半場效電晶體，其汲極電性連接該第十一N通道金氧半場效電晶體之該源極，閘極電性連接該第八P通道金氧半場效電晶體之該汲極，源極電性連接該第十P通道金氧半場效電晶體、該第九P通道金氧半場效電晶體與該第七N通道金氧半場效電晶體之該閘極； 一第十一P通道金氧半場效電晶體，其源極電性連接該第十二N通道金氧半場效電晶體之該源極，閘極電性連接該第七N通道金氧半場效電晶體之該源極，汲極電性連接該第十N通道金氧半場效電晶體之源極與該第八N通道金氧半場效電晶體之該閘極，基極電性連接該第十一P通道金氧半場效電晶體之該源極，該第十一P通道金氧半場效電晶體具有一第三寄生汲基二極體；以及 一第十二P通道金氧半場效電晶體，其源極電性連接該第十一P通道金氧半場效電晶體之該汲極，閘極電性連接該第八N通道金氧半場效電晶體之該源極，汲極電性連接該第九N通道金氧半場效電晶體之該閘極與該第三偵測式金氧半場效電晶體，基極電性連接該第十二P通道金氧半場效電晶體之該源極，該第十二P通道金氧半場效電晶體具有一第四寄生汲基二極體，該VDD為該第三寄生汲基二極體與該第四寄生汲基二極體之每一者的順偏電壓之4-5倍，該第十二P通道金氧半場效電晶體之該汲極接收該VDD或零電壓，在該刺激模式時，該第十P通道金氧半場效電晶體、該第十N通道金氧半場效電晶體、該第十一N通道金氧半場效電晶體、該第十二N通道金氧半場效電晶體、該第十一P通道金氧半場效電晶體與該第十二P通道金氧半場效電晶體依據該VDD、該2VDD與該3VDD導通該第七N通道金氧半場效電晶體、該第八N通道金氧半場效電晶體與該第九N通道金氧半場效電晶體，該VDD為該第十P通道金氧半場效電晶體、該第十N通道金氧半場效電晶體、該第十一N通道金氧半場效電晶體、該第十二N通道金氧半場效電晶體、該第十一P通道金氧半場效電晶體與該第十二P通道金氧半場效電晶體之每一者的臨界電壓之6倍，該VDD、該2VDD、該3VDD與該第二輸出電壓配合該第七P通道金氧半場效電晶體、該第八P通道金氧半場效電晶體、該第九P通道金氧半場效電晶體、該第七N通道金氧半場效電晶體、該第八N通道金氧半場效電晶體與該第九N通道金氧半場效電晶體，以控制該第十P通道金氧半場效電晶體、該第十N通道金氧半場效電晶體、該第十一N通道金氧半場效電晶體、該第十二N通道金氧半場效電晶體、該第十一P通道金氧半場效電晶體與該第十二P通道金氧半場效電晶體之每一者的二端的電壓差小於或等於該VDD，在該取樣模式時，該第三偵測式金氧半場效電晶體利用該外部電壓驅動該第十一P通道金氧半場效電晶體與該第十二P通道金氧半場效電晶體導通該第七N通道金氧半場效電晶體、該第八N通道金氧半場效電晶體與該第九N通道金氧半場效電晶體。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104394764A (zh) * 2012-06-28 2015-03-04 皇家飞利浦有限公司 用于mr-引导的组织间介入的专用用户接口
EP3082588A1 (en) * 2014-01-28 2016-10-26 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Elongate medical devices incorporating a flexible substrate, a sensor, and electrically-conductive traces
WO2016197008A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Cianna Medical, Inc. Passive tags, and systems and methods for using them
JP3213655U (ja) * 2017-09-11 2017-11-24 渉 成田 脊髄・神経手術用器具及びシステム
US20180235709A1 (en) * 2015-08-14 2018-08-23 Intuitive Surgical Operations, Inc. Systems and Methods of Registration for Image-Guided Surgery

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI492738B (zh) 2010-12-24 2015-07-21 Nat Univ Chung Cheng Implantable closed loop micro stimuli
KR101754111B1 (ko) 2011-01-03 2017-07-06 페어차일드코리아반도체 주식회사 적응형 과전압 보호 회로 및 방법, 및 이를 포함하는 전력 시스템
TW201442760A (zh) 2013-05-14 2014-11-16 Univ Cheng Shiu 植入式電流微電刺激器
TWI629844B (zh) * 2016-10-28 2018-07-11 偉詮電子股份有限公司 動態控制過電壓保護的系統以及電壓轉換器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104394764A (zh) * 2012-06-28 2015-03-04 皇家飞利浦有限公司 用于mr-引导的组织间介入的专用用户接口
EP3082588A1 (en) * 2014-01-28 2016-10-26 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Elongate medical devices incorporating a flexible substrate, a sensor, and electrically-conductive traces
WO2016197008A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Cianna Medical, Inc. Passive tags, and systems and methods for using them
US20180235709A1 (en) * 2015-08-14 2018-08-23 Intuitive Surgical Operations, Inc. Systems and Methods of Registration for Image-Guided Surgery
JP3213655U (ja) * 2017-09-11 2017-11-24 渉 成田 脊髄・神経手術用器具及びシステム

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