CN103801000B - 一种体外控制器及其通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于与植入式医疗器械可靠通信的体外控制器及其通信方法，在体外控制器内设置了用于断开和闭合干簧管的可控交变磁场产生电路，当需要体外控制器向植入式医疗器械传送通信信息时，植入式医疗器械的开关模块在可控交变磁场产生电路的作用下断开和闭合，从而将通信脉冲序列信号转换为交变磁场传送至植入式医疗器械。与现有技术相比，不易受到外界环境中存在的磁场的干扰，避免了植入式医疗器械的误动作，提高了半双工串行通信的可靠性。并且，由于该信息为体外控制器的微处理器的通信脉冲信号触发产生了交变磁场，该交变磁场可以包含多种控制信息传送至植入式医疗器械内，提高了信息传输量和传输效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种植入式医疗系统，具体地说，涉及一种用于与植入式医疗器械可靠通信的体外控制器及其无线通信方法。
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器。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。体外控制器包括医生程控器、病人控制器。
其中，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，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植入病人体内的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器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器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，当体外控制器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不易受外界磁场干扰能够与植入式医疗器械可靠通信的体外控制器。
根据本发明所提供的技术方案，一种用于与植入式医疗器械可靠通信的体外控制器，包括：
电源；
体外微处理器，与所述电源相连接，用于产生通信脉冲序列信号；
S型磁场产生电路和N型磁场产生电路，用于产生S型磁场和N型磁场；
与所述S型磁场产生电路和N型磁场产生电路相连接的反相器，所述反相器的输入端与所述体外微处理器输出端相连接，用于将所述体外微处理器输出的通信脉冲序列信号的相位反转180度，使S型磁场产生电路和N型磁场产生电路中在同一时刻有且仅有一个电路处于工作状态；
所述体外微处理器控制所述S型磁场产生电路和N型磁场产生电路产生S型或N型交变磁场，以控制植入式医疗器械内的磁性开关的断开和闭合，并通过所述磁性开关的断开和闭合将交变磁场转换为通信脉冲序列信号传送至体内微处理器。
优选地，所述S型磁场产生电路包括第一三极管、与所述第一三极管的集电极相连接的第一线圈、与所述第一线圈并联连接于高电平Vcc与第一三极管集电极之间的第一续流二极管，所述第一线圈用于当第一三极管导通时产生S型磁场；
所述N型磁场产生电路包括第二三极管、与所述第二三极管的集电极相连接的第二线圈、与所述第二线圈并联连接于高电平Vcc与第二三极管集电极之间的第二续流二极管，所述第二线圈用于当第二三极管导通时产生N型磁场；
当所述体外微处理器输出高电平时，所述第二三极管关闭，所述第一三极管导通第一线圈产生S型磁场；当所述体外微处理器输出低电平时，所述第一三极管关闭，所述第二三极管导通第二线圈产生N型磁场，产生S型、N型交变磁场用于控制植入式医疗器械内的磁性开关的断开和闭合。
优选地，所述S型磁场产生电路还包括连接在所述体外微处理器输出端与第一三极管的基极之间的第一匹配电阻、相并联连接在所述第一三极管的基极与发射极之间的第一电容和第一电阻，用于防止所述第一三极管产生误脉冲。
优选地，所述N型磁场产生电路还包括连接在所述反相器输出端与第二三极管的基极之间的第二匹配电阻、相并联连接在所述第二三极管的基极与发射极之间的第二电容和第二电阻，用于防止所述第二三极管产生误脉冲。
优选地，所述磁性开关为干簧管。
优选地，所述体外控制器为具有无线通信模块、可与植入式脉冲发生器无线通信的病人控制器。
本发明提供了一种植入式医疗器械与体外控制器可靠通信的方法，包括如下步骤：
在作为信号发射端的体外控制器内设置用于产生通信脉冲序列信号的体外微处理器以及与所述体外微处理器相连接的可控交变磁场产生电路；
在作为信号接收端的植入式医疗器械内设置的体内微处理器以及可在工作模式或省电模式之间切换的开关模块；
当所述体外控制器向植入式医疗器械传送通信脉冲序列信号时，所述体外控制器的体外微处理器可控制交变磁场产生电路将所述通信脉冲序列信号转换为交变磁场，以控制植入式医疗器械内的磁性开关的断开和闭合，并通过所述磁性开关的断开和闭合将交变磁场转换为通信脉冲序列信号传送至体内微处理器。
优选地，所述的开关模块为磁性开关。
优选地，所述的开关模块为干簧管。
优选地，所述植入式医疗器械为植入式脉冲发生器，所述体外控制器为具有无线通信模块、可与所述植入式脉冲发生器无线通信的病人控制器。
与现有技术相比本发明的优点是：由于本发明的体外控制器内设置了用于断开或闭合干簧管的可控交变磁场产生电路，当需要体外控制器向植入式医疗器械传送通信脉冲序列信号时，所述植入式医疗器械的开关模块在可控交变磁场产生电路的作用下断开或闭合，从而将体外控制器发出的通信脉冲序列信号传输至植入式医疗器械。与现有技术相比，不易受到外界环境中存在的磁场的干扰，避免了植入式医疗器械的误动作，提高了半双工串行通信的可靠性。并且，由于该信息为体外控制器的微处理器的通信脉冲序列信号触发产生了交变磁场，并通过磁性开关的开闭转换该交变磁场，可用于多种控制信息传送至植入式医疗器械内的体内微处理器，提高了信息传输量和传输效率。
附图说明
附图1为植入式医疗器械和体外控制器的电路模块示意图；
附图2为植入式医疗器械和体外控制器的电路结构示意图；
其中：
1、电源；2、体外微处理器；3、反相器；4、S型磁场产生电路；41、第一三极管；42、第一线圈；43、第一续流二极管；44、第一匹配电阻；45、第一电容；46、第一电阻；5、N型磁场产生电路；51、第二三极管；52、第二线圈；53、第二续流二极管；54、第二匹配电阻；55、第二电容；56、第二电阻；6、可控交变磁场产生电路、7、开关模块；8、无线通信模块；9、体内微处理器；10、体外控制器；20、植入式医疗器械。
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：
如附图1和附图2所示，一种用于与植入式医疗器械可靠通信的体外控制器，包括：电源1；体外微处理器2，体外微处理器2与所述电源1相连接，用于产生通信脉冲序列信号；反相器3，所述反相器3的输入端与所述体外微处理器2输出端相连接，用于将所述体外微处理器2输出的通信脉冲序列信号的相位反转180度，保证S型磁场产生电路和N型磁场产生电路中在同一时刻有且仅有一个电路处于工作状态；S型磁场产生电路4和N型磁场产生电路5组成了交变磁场产生电路，将所述通信脉冲序列信号转换为交变磁场，用于控制植入式医疗器械内部的磁性开关的断开和闭合，并通过所述磁性开关的断开和闭合将交变磁场转换为通信脉冲序列信号输入至体内微处理器9。本实施方式中，植入式医疗器械的磁性开关是干簧管。
在原有的技术方案中，干簧管的功能仅仅是用于将植入式医疗器械的无线通信模块在工作模式或省电模式之间切换。通常情况下干簧管是断开状态，无线通信模块处于省电模式。当病人需要唤醒植入式医疗器械与体外控制器进行快速通信时，只需将永磁铁靠近植入体内的医疗器械，即可完成将植入式医疗器械由省电模式切换至工作模式。由于绝大部分时间干簧管处于断开状态，使得微处理器模块和无线通信模块处于省电模式，大大节约了平时无需使用体外控制器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，且保证了植入式医疗器械的实时响应性。
然而，由于干簧管的工作特性，在磁场强度大于设定值时均会动作，因此易受外界磁场干扰而产生误动作，并且通过开启或关闭干簧管仅能传输由工作模式切换至省电模式，或者由省电模式切换至工作模式的信号，传输的通信信号的功能单一，无法传输较为复杂的控制信号。
而本发明中，在体外控制器内设置了用于断开或闭合干簧管的可控交变磁场产生电路，将体外控制器发出的通信脉冲序列信号转换为交变磁场，当需要体外控制器向植入式医疗器械传送通信脉冲序列信号时，植入式医疗器械的干簧管在可控交变磁场产生电路的作用下多次断开或闭合，将交变磁场转换为通信脉冲信号传送至植入式医疗器械的体内微处理器中。与现有技术相比，不易受到外界环境中存在的磁场的干扰，避免了植入式医疗器械的误动作，提高了半双工串行通信的可靠性。并且，由于该信息为体外控制器的体外微处理器的通信脉冲序列信号触发产生了交变磁场，该交变磁场可以包含多种控制信息传送至植入式医疗器械内，比如切换模式信息、开刺激、关刺激、设幅值、脉宽、频率等控制信息，提高了信息传输量和传输效率。
S型磁场产生电路4与反相器3的输入端相连接，S型磁场产生电路4包括第一三极管41、与所述第一三极管41的集电极相连接的第一线圈42、与所述第一线圈42并联连接于高电平(Vcc)与第一三极管集电极之间的第一续流二极管43，所述第一线圈42用于当第一三极管41导通时产生S型磁场。
N型磁场产生电路5与反相器3的输出端相连接，N型磁场产生电路5包括第二三极管51、与所述第二三极管51的集电极相连接的第二线圈52、与所述第二线圈52并联连接于高电平(Vcc)与第二三极管51集电极之间的第二续流二极管53，所述第二线圈52用于当第二三极管51导通时产生N型磁场。
当体外微处理器2输出高电平时，所述第二三极管51关闭，所述第一三极管导通41第一线圈42产生S型磁场；当所述体外微处理器2输出低电平时，所述第一三极管41关闭，所述第二三极管导51通第二线圈52产生N型磁场，产生S型、N型交变磁场用于控制植入式医疗器械内的磁性开关的断开和闭合。
S型磁场产生电路4还包括连接在所述体外微处理器2输出端与第一三极管51的基极之间的第一匹配电阻44、相并联连接在所述第一三极管41的基极与发射极之间的第一电容45和第一电阻46，用于防止所述第一三极管41产生误脉冲。
N型磁场产生电路5还包括连接在所述反相器3输出端与第二三极管51的基极之间的第二匹配电阻54、相并联连接在所述第二三极管51的基极与发射极之间的第二电容55和第二电阻56，用于防止所述第二三极管51产生误脉冲。
当体外控制器无需向植入式医疗器械发送通信信号时，可通过关闭反向器3上的使能端使S型磁场产生电路4和N型磁场产生电路5均关断，能够更加节约能耗。
体外控制器为具有无线通信模块、可与植入式脉冲发生器无线通信的病人控制器。
本发明还提供了一种植入式医疗器械与体外控制器可靠通信的方法，包括如下步骤：在作为信号发射端的体外控制器10内设置用于产生通信脉冲序列信号的体外微处理器2以及与所述体外微处理器2相连接的可控交变磁场产生电路6；
在作为信号接收端的植入式医疗器械20内设置的体内微处理器9、无线通信模块8，以及可在工作模式或省电模式的开关模块7；
当所述体外控制器10向植入式医疗器械20传送通信脉冲序列信号时，所述植入式医疗器械20的体外微处理器2可控制交变磁场电路6将通信脉冲序列信号转换为交变磁场，以控制植入式医疗器械内的磁性开关的断开或闭合，并通过所述磁性开关的断开和闭合将交变磁场转换为通信脉冲序列信号并传送至植入式医疗器械20的体内微处理器。
比如通信脉冲序列信号为8个bit，则通过脉冲0、1不同的组合，可由体外控制器10将不同的通信控制信息传送至植入式医疗器械20内，提高了信息传输量和传输效率。
本实施方式中开关模块7为干簧管，在其他实施例中也可以是其他可由设定磁场断开或闭合的磁性开关。
所述植入式医疗器械20为植入式脉冲发生器，所述体外控制器10为具有无线通信模块、可与植入式脉冲发生器无线通信的病人控制器。
以上对本发明的具体实施方式进行了描述。本文中对于本发明的描述是说明性的，因而本发明的范围不应限制于上述具体实施方式。本领域技术人员应清楚，在不脱离本发明的主旨或本质特征的情况下，对上述具体实施方式进行其他变形或改变，也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于与植入式医疗器械可靠通信的体外控制器，其特征在于，包括：
电源；
体外微处理器，与所述电源相连接，用于产生通信脉冲序列信号；
S型磁场产生电路和N型磁场产生电路，用于产生S型磁场和N型磁场；
与所述S型磁场产生电路和N型磁场产生电路相连接的反相器，所述反相器的输入端与所述体外微处理器输出端相连接，用于将所述体外微处理器输出的通信脉冲序列信号的相位反转180度，使S型磁场产生电路和N型磁场产生电路中在同一时刻有且仅有一个电路处于工作状态；
所述体外微处理器控制所述S型磁场产生电路和N型磁场产生电路产生S型或N型交变磁场，以控制植入式医疗器械内的磁性开关的断开和闭合，并通过所述磁性开关的断开和闭合将交变磁场转换为通信脉冲序列信号传送至体内微处理器。
2.根据权利要求1所述的一种用于与植入式医疗器械可靠通信的体外控制器，其特征在于，所述S型磁场产生电路包括第一三极管、与所述第一三极管的集电极相连接的第一线圈、与所述第一线圈并联连接于高电平Vcc与第一三极管集电极之间的第一续流二极管，所述第一线圈用于当第一三极管导通时产生S型磁场；
所述N型磁场产生电路包括第二三极管、与所述第二三极管的集电极相连接的第二线圈、与所述第二线圈并联连接于高电平Vcc与第二三极管集电极之间的第二续流二极管，所述第二线圈用于当第二三极管导通时产生N型磁场；
当所述体外微处理器输出高电平时，所述第二三极管关闭，所述第一三极管导通第一线圈产生S型磁场；当所述体外微处理器输出低电平时，所述第一三极管关闭，所述第二三极管导通第二线圈产生N型磁场，产生S型、N型交变磁场用于控制植入式医疗器械内的磁性开关的断开和闭合。
3.根据权利要求2所述的一种用于与植入式医疗器械可靠通信的体外控制器，其特征在于，所述S型磁场产生电路还包括连接在所述体外微处理器输出端与第一三极管的基极之间的第一匹配电阻、相并联连接在所述第一三极管的基极与发射极之间的第一电容和第一电阻，用于防止所述第一三极管产生误脉冲。
4.根据权利要求2所述的一种用于与植入式医疗器械可靠通信的体外控制器，其特征在于，所述N型磁场产生电路还包括连接在所述反相器输出端与第二三极管的基极之间的第二匹配电阻、相并联连接在所述第二三极管的基极与发射极之间的第二电容和第二电阻，用于防止所述第二三极管产生误脉冲。
5.根据权利要求1所述的一种用于与植入式医疗器械可靠通信的体外控制器，其特征在于，所述磁性开关为干簧管。
6.根据权利要求1所述的一种用于与植入式医疗器械可靠通信的体外控制器，其特征在于，所述体外控制器为具有无线通信模块、可与植入式脉冲发生器无线通信的病人控制器。
7.一种植入式医疗器械与体外控制器可靠通信的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在作为信号发射端的体外控制器内设置用于产生通信脉冲序列信号的体外微处理器以及与所述体外微处理器相连接的可控交变磁场产生电路；
在作为信号接收端的植入式医疗器械内设置的体内微处理器以及可在工作模式或省电模式之间切换的开关模块；
当所述体外控制器向植入式医疗器械传送通信脉冲序列信号时，所述体外控制器的体外微处理器可控制交变磁场产生电路将所述通信脉冲序列信号转换为交变磁场，以控制植入式医疗器械内的磁性开关的断开和闭合，并通过所述磁性开关的断开和闭合将交变磁场转换为通信脉冲序列信号传送至体内微处理器。
8.根据权利要求7所述的一种植入式医疗器械与体外控制器可靠通信的方法，其特征在于，所述的开关模块为磁性开关。
9.根据权利要求7所述的一种植入式医疗器械与体外控制器可靠通信的方法，其特征在于，所述的开关模块为干簧管。
10.根据权利要求9所述的一种植入式医疗器械与体外控制器可靠通信的方法，其特征在于，所述植入式医疗器械为植入式脉冲发生器，所述体外控制器为具有无线通信模块、可与所述植入式脉冲发生器无线通信的病人控制器。
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Legal Events
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