CN102772852A - 一种无线通信的植入式医疗系统及其无线通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线通信的植入式医疗系统及其无线通信方法，植入式医疗器械具有休眠侦听工作状态和唤醒工作状态至少两种工作状态，植入式医疗器械一上电后即处于休眠侦听工作状态，休眠侦听工作状态的每个循环周期包括至少一个侦听期间和至少一个休眠期间，由于休眠期间内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的工作状态，所以大大节省了电能消耗，延长了使用寿命具有较大的经济价值和使用价值。当医生需要使用体外控制装置对体内的植入式医疗器械进行程控时，由体外控制装置向植入式医疗器械发出唤醒信号，则植入式医疗器械进入唤醒工作状态实现与体外控制装置的无线高速通信，在节省能耗的同时保证了植入式医疗器械的实时响应性。
Description
技术领域
本发明涉及植入式医疗系统，尤其是植入式医疗器械与体外控制装置的休眠侦听无线通信方法。
背景技术
植入式医疗系统通常包括植入式神经电刺激系统(包括脑深部电刺激DBS，植入式脑皮层刺激CNS，植入式脊髓电刺激SCS，植入式骶神经电刺激SNS，植入式迷走神经电刺激VNS等)、植入式心脏电刺激系统(俗称心脏起搏器)、植入式药物输注系统(IDDS)等。
以植入式神经电刺激系统为例，主要包括植入体内的脉冲发生器、电极以及体外的控制装置。其中，脉冲发生器与电极相连接，从而将脉冲发生器所产生的脉冲传输到电极，脉冲发生器产生的脉冲信号由电极传输至特定神经靶点进行电刺激，从而使人体机能恢复到正常运作的状态。体外控制装置包括医生程控器、病人控制器。
其中，病人控制器是为病人配备的用来根据自己的情况控制开关或者调节体内脉冲发生器的输出参数的装置，病人通常仅能够在医生设置的调节范围内自行调节。医生程控器是医生用来根据病人情况监控调节体内脉冲发生器的输出参数的装置，通常一个医生程控器可用来控制多个脉冲发生器。病人控制器和医生程控器可通过无线通信模式、磁性线圈或其他通信方式与脉冲发生器进行通信。
目前无线通信模式是植入式医疗系统发展的趋势，医生可以使用体外控制装置通过无线通信控制或查询植入式医疗器械的输出。现有技术中，为了保证医生需要使用体外控制装置与植入式医疗器械在需要时能够正常通信，通常将植入式医疗器械设置成上电后使其无线通信模块始终处于高功率工作状态，当体外控制装置向植入式医疗器械发出信息后，植入式医疗器械能够及时收到该信息并做出回应。然而，由于植入式医疗系统的植入式医疗器械中的电池的能量是有限的，如果植入式医疗器械的无线通信模块始终处于高功率工作状态，耗能较大将大大缩短植入式医疗器械的使用寿命，对于患者来说不仅要承受更换植入式医疗器械的高昂费用，还要承受手术的痛苦。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能耗较小的无线通信植入式医疗系统及其无线通信方法。
根据本发明所提供的技术方案，一种植入式医疗系统的无线通信方法，包括具有第一无线通信模块的植入式医疗器械及具有第二无线通信模块的体外控制装置，包括以下步骤：
A：所述植入式医疗器械上电后处于休眠侦听工作状态，所述休眠侦听工作状态的每个循环周期包括至少一个侦听期间和至少一个休眠期间，所述侦听期间内第一无线通信模块的电源处于可与第二无线通信模块正常通信工作状态，所述休眠期间内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态；
B：所述体外控制装置向植入式医疗器械发送唤醒信号；
C：所述植入式医疗器械进入唤醒工作状态，所述唤醒工作状态下第一无线通信模块与第二无线通信模块可高速双向通信。
优选地，所述步骤A中侦听期间内第一无线通信模块的电源处于打开状态，所述休眠期间内第一无线通信模块的电源处于关闭状态。
优选地，所述步骤B与步骤C之间还有植入式医疗器械进入快速侦听工作状态的步骤，所述快速侦听工作状态的每个循环周期包括至少一个快速侦听期间和至少一个快速休眠期间，所述快速侦听期间内第一无线通信模块的电源处于可与第二无线通信模块正常通信工作状态，所述快速休眠期间内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态，所述快速侦听工作状态的循环周期小于休眠侦听工作状态的循环周期。
优选地，在所述步骤C医生使用体外控制装置对植入式医疗器械进行通信控制完成后，还包括所述植入式医疗器械满足设定条件返回至休眠侦听工作状态的步骤。
优选地，所述设定条件包括植入式医疗器械收到体外控制装置发出的休眠指令或在设定时间内未收到任何指令。
优选地，所述步骤B中体外控制装置采用多项唤醒方式向多个植入式医疗器械发送唤醒信号，当设定时间结束后所述体外控制装置则停止发送唤醒信号。
优选地，所述步骤B中体外控制装置采用单项唤醒方式向一个不特定的植入式医疗器械发送唤醒信号，当体外控制装置收到该植入式医疗器械的响应信号后所述体外控制装置则停止发送唤醒信号。
优选地，所述步骤B中体外控制装置采用指定唤醒方式向一个特定的植入式医疗器械发送唤醒信号，当体外控制装置收到该植入式医疗器械的响应信号后所述体外控制装置则停止发送唤醒信号。
本发明还提供了一种无线通信的植入式医疗系统，包括具有第一无线通信模块的植入式医疗器械及具有第二无线通信模块的体外控制装置，所述的植入式医疗器械具有休眠侦听工作状态和唤醒工作状态至少两种工作状态，所述休眠侦听工作状态的每个循环周期包括至少一个侦听期间和至少一个休眠期间，所述侦听期间内第一无线通信模块的电源处于可与第二无线通信模块正常通信工作状态，所述休眠期间内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态，所述唤醒工作状态下第一无线通信模块与第二无线通信模块可高速双向通信。
优选地，所述侦听期间内第一无线通信模块的电源处于打开状态，所述休眠期间内第一无线通信模块的电源处于关闭状态。
优选地，所述植入式医疗器械还具有用于快速被唤醒的快速侦听工作状态，所述快速侦听工作状态的每个循环周期包括至少一个快速侦听期间和至少一个快速休眠期间，所述快速侦听期间内第一无线通信模块的电源处于可与第二无线通信模块正常通信工作状态，所述快速休眠期间内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态，所述快速侦听工作状态的循环周期小于休眠侦听工作状态的循环周期。
优选地，所述植入式医疗器械还包括第一微处理控制模块，用于控制植入式医疗器械处于休眠侦听工作状态或唤醒工作状态；第一定时器，用于设定所述侦听期间和休眠期间；第一存储器，用于存储该植入式医疗器械的密码信息。
优选地，所述体外控制装置还包括第二微处理控制模块，用于控制体外控制装置向植入式医疗器械发送或停止发送唤醒信号；第二存储器，用于存储该体外控制装置的密码信息。
与现有技术相比本发明的优点是：本发明的植入式医疗器械具有休眠侦听工作状态和唤醒工作状态至少两种工作状态，植入式医疗器械绝大部分时间都处于休眠侦听工作状态，所述休眠侦听工作状态的每个循环周期包括至少一个侦听期间和至少一个休眠期间，由于休眠期间内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的工作状态，所以大大节省了平时无需使用体外控制装置进行无线程控时的电能消耗，延长了植入式医疗器械的使用寿命，具有较大的经济价值和使用价值。当医生需要使用体外控制装置对体内的植入式医疗器械进行程控时，由体外控制装置向植入式医疗器械发出唤醒信号，则植入式医疗器械进入唤醒工作状态实现与体外控制装置的无线高速通信，在节省能耗的同时保证了植入式医疗器械的实时响应性。
附图说明
附图1为本发明的植入式医疗器械在休眠侦听工作状态下的输出功率示意图；
附图2为本发明的植入式医疗器械由休眠侦听工作状态转换至唤醒工作状态下的输出功率变化示意图；
附图3为本发明的植入式医疗器械在快速侦听工作状态下的输出功率示意图；
附图4为本发明的植入式医疗器械由快速侦听工作状态转换至唤醒工作状态下的输出功率变化示意图；
附图5为本发明的植入式医疗系统的无线通信模块原理图；
其中：
1、植入式医疗器械；11、第一无线通信模块；12、第一微处理控制模块；13、第一定时器；14、第一存储器；2、体外控制装置；21、第二无线通信模块；22、第二微处理控制模块；23、第二存储器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
一种植入式医疗系统的无线通信方法，包括具有第一无线通信模块11的植入式医疗器械1及具有第二无线通信模块21的体外控制装置2，包括以下步骤：
A：所述植入式医疗器械1处于休眠侦听工作状态，参照图1，所述休眠侦听工作状态的每个循环周期包括至少一个侦听期间T1和至少一个休眠期间T2，所述侦听期间T1内第一无线通信模块11的电源处于可与第二无线通信模块21正常通信工作状态，所述休眠期间T2内第一无线通信模块11的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态；
B：所述体外控制装置2向植入式医疗器械1发送唤醒信号；具体地说，体外控制装置2发送唤醒信号的持续时间应大于或等于休眠期间T2，且发送唤醒信号的两相邻时间间隔应小于侦听期间T1。
C：所述植入式医疗器械1进入唤醒工作状态，参照图2，所述唤醒工作状态下第一无线通信模块11与第二无线通信模块21可高速双向通信。
在其中一种实施方式中，步骤A中侦听期间T1内第一无线通信模块11的电源处于打开状态，所述休眠期间T2内第一无线通信模块11的电源处于关闭状态。在其他的实施方式中，也可将侦听期间T1内第一无线通信模块11的电源设置为正常通信工作状态，将休眠期间T2内第一无线通信模块12的电源设置为休眠状态，以节约植入式医疗器械内有限的电能。
所述步骤B与步骤C之间还有植入式医疗器械进入快速侦听工作状态的步骤，所述快速侦听工作状态的每个循环周期t包括至少一个快速侦听期间t1和至少一个快速休眠期间t2，所述快速侦听期间t1内第一无线通信模块的电源处于可与第二无线通信模块正常通信工作状态，所述快速休眠期间t2内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态，所述快速侦听工作状态的循环周期t小于休眠侦听工作状态的循环周期T。
由于快速侦听工作状态的侦听频率高于休眠侦听工作状态的侦听频率，当植入式医疗器械1在休眠侦听工作状态下侦测到体外控制装置2向植入式医疗器械1向其发送无线通信信号时，则进入快速侦听工作状态，使得第一无线通信模块11和第二无线通信模块21之间能够更加快速地建立通信，减少迟滞现象的发生。
在所述步骤C医生使用体外控制装置2对植入式医疗器械1进行通信控制完成后，还包括所述植入式医疗器械1满足设定条件返回至休眠侦听工作状态的步骤，所述设定条件包括植入式医疗器械收到体外控制装置发出的休眠指令或在设定时间内未收到任何指令，其中在设定时间内未收到任何指令包括但不仅限于体外控制装置死机、体外控制装置与植入式医疗器械之间的距离超出最大无线通信距离，或者受到其他电磁设备的干扰等，防止了植入式医疗器械一直停留在唤醒工作状态下产生大量的能耗。
步骤B中体外控制装置2采用多项唤醒方式向多个植入式医疗器械1发送唤醒信号，当设定时间结束后所述体外控制装置2则停止发送唤醒信号。此时，不特定的多个植入式医疗器械1被唤醒与体外控制装置2建立通信。
在不同的实施方式中，所述步骤B中体外控制装置2还可以采用单项唤醒方式向一个不特定的植入式医疗器械1发送唤醒信号，当体外控制装置2收到该植入式医疗器械1的响应信号后所述体外控制装置2则停止发送唤醒信号。此时，只要有一个植入式医疗器械1收到该唤醒信号并响应，体外控制装置2则停止发送唤醒信号，该不特定的植入式医疗器械1被唤醒。
在另一实施方式中，所述步骤B中体外控制装置2还可以采用指定唤醒方式向一个特定的植入式医疗器械1发送唤醒信号，比如体外控制装置2可通过发送包括该植入式医疗器械1的唯一识别地址来唤醒，当体外控制装置2收到该植入式医疗器械1的响应信号后所述体外控制装置2则停止发送唤醒信号。此时，只有该指定的植入式医疗器械1被唤醒。
本发明还提供了一种无线通信的植入式医疗系统，包括具有第一无线通信模块11的植入式医疗器械1及具有第二无线通信模块21的体外控制装置2。所述植入式医疗器械1还包括第一微处理控制模块12，用于控制植入式医疗器械处于休眠侦听工作状态或唤醒工作状态；第一定时器13，用于设定所述侦听期间T1和休眠期间T2；第一存储器14，用于存储该植入式医疗器械1的密码信息，比如存储植入式医疗器械1的唯一识别地址，当体外控制装置2向具有该唯一识别地址的植入式医疗器械1发送唤醒信号时，只有该指定的植入式医疗器械1被唤醒。
所述体外控制装置2还包括第二微处理控制模块22，用于控制体外控制装置2向植入式医疗器械1发送或停止发送唤醒信号；第二存储器23，用于存储该体外控制装置2的密码信息，比如存储该体外控制装置2的唯一识别地址。在无线通信过程中，体外控制装置2将包含该唯一识别地址的唤醒信号发送给与其绑定的植入式医疗器械1，则能够唤醒特定的植入式医疗器械，防止他人误用或恶意使用其他体外控制装置来控制病人体内的植入式医疗器械。
所述的植入式医疗器械1具有休眠侦听工作状态和唤醒工作状态至少两种工作状态，所述休眠侦听工作状态的每个循环周期包括至少一个侦听期间T1和至少一个休眠期间T2，所述侦听期间T1内第一无线通信模块11的电源处于可与第二无线通信模块21正常通信工作状态，所述休眠期间T2内第一无线通信模块11的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态，所述唤醒工作状态下第一无线通信模块11与第二无线通信模块21可高速双向通信。
其中一种降低植入式医疗器械1在休眠期间T2内的能耗的实施方式是，在侦听期间T1内第一无线通信模块11的电源处于打开状态，在休眠期间T2内第一无线通信模块11的电源处于关闭状态。
所述植入式医疗器械1还具有用于快速被唤醒的快速侦听工作状态，所述快速侦听工作状态的每个循环周期t包括至少一个快速侦听期间t1和至少一个快速休眠期间t2，所述快速侦听期间t1内第一无线通信模块的电源处于可与第二无线通信模块正常通信工作状态，所述快速休眠期间t2内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态，所述快速侦听工作状态的循环周期t小于休眠侦听工作状态的循环周期T。
因此，由于快速侦听工作状态的侦听频率高于休眠侦听工作状态的侦听频率，当植入式医疗器械1在休眠侦听工作状态下侦测到体外控制装置2向植入式医疗器械1向其发送无线通信信号时，则立刻进入快速侦听工作状态，使得第一无线通信模块11和第二无线通信模块21之间能够更加快速地建立通信，减少迟滞现象的发生。
与现有技术相比，由于植入式医疗器械在休眠期间内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的工作状态，所以大大节省了平时无需使用体外控制装置进行无线程控时的电能消耗，延长了植入式医疗器械的使用寿命，具有较大的经济价值和使用价值。当医生需要使用体外控制装置对体内的植入式医疗器械进行程控时，由体外控制装置向植入式医疗器械发出唤醒信号，则植入式医疗器械进入唤醒工作状态实现与体外控制装置的无线高速通信，在节省能耗的同时保证了植入式医疗器械的实时响应性。本发明所述的植入式医疗器械可为植入式神经刺激器、植入式心脏起搏器、植入式心律转复除颤器或者植入式药物输注器，体外控制装置可为病人控制器或医生程控器。
本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及实质的情况下，本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求保护的范围。
Claims (13)
1.一种植入式医疗系统的无线通信方法，包括具有第一无线通信模块的植入式医疗器械及具有第二无线通信模块的体外控制装置，其特征在于：包括以下步骤：
A：所述植入式医疗器械上电后处于休眠侦听工作状态，所述休眠侦听工作状态的每个循环周期(T)包括至少一个侦听期间(T1)和至少一个休眠期间(T2)，所述侦听期间(T1)内第一无线通信模块的电源处于可与第二无线通信模块正常通信工作状态，所述休眠期间(T2)内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态；
B：所述体外控制装置向植入式医疗器械发送唤醒信号；
C：所述植入式医疗器械进入唤醒工作状态，所述唤醒工作状态下第一无线通信模块与第二无线通信模块可高速双向通信。
2.根据权利要求1所述的植入式医疗系统的无线通信方法，其特征在于：所述步骤A中侦听期间(T1)内第一无线通信模块的电源处于打开状态，所述休眠期间(T2)内第一无线通信模块的电源处于关闭状态。
3.根据权利要求1所述的植入式医疗系统的无线通信方法，其特征在于：所述步骤B与步骤C之间还有植入式医疗器械进入快速侦听工作状态的步骤，所述快速侦听工作状态的每个循环周期(t)包括至少一个快速侦听期间(t1)和至少一个快速休眠期间(t2)，所述快速侦听期间(t1)内第一无线通信模块的电源处于可与第二无线通信模块正常通信工作状态，所述快速休眠期间(t2)内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态，所述快速侦听工作状态的循环周期(t)小于休眠侦听工作状态的循环周期(T)。
4.根据权利要求1所述的植入式医疗系统的无线通信方法，其特征在于：在所述步骤C医生使用体外控制装置对植入式医疗器械进行通信控制完成后，还包括所述植入式医疗器械满足设定条件返回至休眠侦听工作状态的步骤。
5.根据权利要求4所述的植入式医疗系统的无线通信方法，其特征在于：所述设定条件包括植入式医疗器械收到体外控制装置发出的休眠指令或在设定时间内未收到任何指令。
6.根据权利要求1所述的植入式医疗系统的无线通信方法，其特征在于：所述步骤B中体外控制装置采用多项唤醒方式向多个植入式医疗器械发送唤醒信号，当设定时间结束后所述体外控制装置则停止发送唤醒信号。
7.根据权利要求1所述的植入式医疗系统的无线通信方法，其特征在于：所述步骤B中体外控制装置采用单项唤醒方式向一个不特定的植入式医疗器械发送唤醒信号，当体外控制装置收到该植入式医疗器械的响应信号后所述体外控制装置则停止发送唤醒信号。
8.根据权利要求1所述的植入式医疗系统的无线通信方法，其特征在于：所述步骤B中体外控制装置采用指定唤醒方式向一个特定的植入式医疗器械发送唤醒信号，当体外控制装置收到该植入式医疗器械的响应信号后所述体外控制装置则停止发送唤醒信号。
9.一种无线通信的植入式医疗系统，包括具有第一无线通信模块的植入式医疗器械及具有第二无线通信模块的体外控制装置，其特征在于：所述的植入式医疗器械具有休眠侦听工作状态和唤醒工作状态至少两种工作状态，所述休眠侦听工作状态的每个循环周期包括至少一个侦听期间(T1)和至少一个休眠期间(T2)，所述侦听期间(T1)内第一无线通信模块的电源处于可与第二无线通信模块正常通信工作状态，所述休眠期间(T2)内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态，所述唤醒工作状态下第一无线通信模块与第二无线通信模块可高速双向通信。
10.根据权利要求9所述的无线通信的植入式医疗系统，其特征在于：所述侦听期间(T1)内第一无线通信模块的电源处于打开状态，所述休眠期间(T2)内第一无线通信模块的电源处于关闭状态。
11.根据权利要求9所述的无线通信的植入式医疗系统，其特征在于：所述植入式医疗器械还具有用于快速被唤醒的快速侦听工作状态，所述快速侦听工作状态的每个循环周期(t)包括至少一个快速侦听期间(t1)和至少一个快速休眠期间(t2)，所述快速侦听期间(t1)内第一无线通信模块的电源处于可与第二无线通信模块正常通信工作状态，所述快速休眠期间(t2)内第一无线通信模块的电源处于能耗极低的非正常通信工作状态，所述快速侦听工作状态的循环周期(t)小于休眠侦听工作状态的循环周期(T)。
12.根据权利要求9所述的无线通信的植入式医疗系统，其特征在于：所述植入式医疗器械还包括第一微处理控制模块，用于控制植入式医疗器械处于休眠侦听工作状态或唤醒工作状态；第一定时器，用于设定所述侦听期间(T1)和休眠期间(T2)；第一存储器，用于存储该植入式医疗器械的密码信息。
13.根据权利要求9所述的无线通信的植入式医疗系统，其特征在于：所述体外控制装置还包括第二微处理控制模块，用于控制体外控制装置向植入式医疗器械发送或停止发送唤醒信号；第二存储器，用于存储该体外控制装置的密码信息。
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