CN105641808B - 可在充电同时进行程控的无线充电器及植入式神经刺激器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可在充电同时进行程控的无线充电器及植入式神经刺激器，所述充电器包括：充电发送单元，用于产生第一预设频率的无线充电电磁波；充电器第一通信单元，用于在第二预设频率发送和接收通信信号,所述第一预设频率与第二预设频率不同；充电器微控制单元，用于对充电发送单元和充电器第一通信单元进行控制；所述微控制单元充电器分别与充电发送单元和充电器第一通信单元相连接。可以实现在充电可以同时对植入式神经刺激器进行程控的目的能够减少患者保持静坐或静卧姿势的时间，减少病人的痛苦，并可以减少和医生进行程控操作和充电的时间，提高了患者和医生的使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及植入式神经刺激器技术领域，尤其涉及一种可在充电同时进行程控的无线充电器及植入式神经刺激器。
背景技术
近年来，随着技术的不断发展，植入式神经刺激器广泛用于患者的神经刺激治疗，植入式神经刺激器以一定程度的电流脉冲，对靶点神经进行慢性电刺激，有效控制功能性神经疾病和精神疾病的症状。
随着电池技术的快速发展，可充电的锂电池的能量密度不断提高，充放电循环寿命不断增长，开始作为锂电池的替代品应用于植入医疗领域。相对于锂原电池，锂充电电池几百次的充放电循环寿命使其有可能通过充电，以更小的体积、更轻的重量为植入式神经刺激器提供更长时间的电能支持。植入式神经刺激器植入患者体内，与体外充电装置有皮肤等组织隔离，需要经皮无线充电方式，一般基于已经发展成熟的电磁耦合原理，利用电磁场穿透人体皮肤向植入式医疗仪器传递电能。
植入式神经刺激器以一定程度的电流脉冲，对靶点神经进行慢性电刺激，有效控制功能性神经疾病和精神疾病的症状。在植入式神经刺激器的治疗过程中，患者需要在术后定期去医院进行随访，一方面起到监护功能，即医生通过观察患者的疾病改善情况，使用程控仪获取刺激器信息，如电池电量、电极阻抗、刺激参数等，另一方面起到程控功能，即医生根据患者病情和用药的变化情况，使用程控仪调整刺激参数，从而使患者获得更佳的疗效。
无线充电要求充电器与植入式神经刺激器保持良好的相对位置，通常需要用户在充电进行时保持静坐或静卧。植入式神经刺激器在进行程控时，用户也必须保持静坐或静卧姿势。充电的时间一般约为15分钟～1个小时。在对植入式神经刺激器参数进行程控调节后，需要患者进行15～30分钟的适应时间。而目前，植入式神经刺激器的充电和程控不能同时进行，患者需要长时间保持静坐或者静卧姿势，给医生和患者都带来不便。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种可在充电同时进行程控的无线充电器及植入式神经刺激器，以解决植入式神经刺激器不能在充电的同时进行程控的问题。
第一方面，本发明提供了一种可在充电同时进行程控的无线充电器，包括：
充电发送单元，用于产生第一预设频率的无线充电电磁波；
充电器第一通信单元，用于在第二预设频率发送和接收通信信号,所述第一预设频率与第二预设频率不同；
充电器微控制单元，用于对充电发送单元和充电器第一通信单元进行控制；
所述微控制单元充电器分别与充电发送单元和充电器第一通信单元相连接。进一步的，所述充电发送单元，包括：
驱动芯片，用于产生充电脉冲信号；
无线充电发射电路，用于产生和辐射电磁波；
所述驱动芯片与无线充电发射电路相连接。
进一步的，所述充电器第一通信单元，包括：
射频无线通信单元。
进一步的，所述射频无线通信单元，包括：
射频无线通信芯片，用于转换程控指令与射频无线信号；
射频无线匹配电路，用于提高负载的发射功率；
声表面滤波器，用于过滤其它频段的信号；
天线，用于辐射和接收射频无线信号；
所述射频无线通信芯片与射频无线匹配电路相连接，所述射频无线匹配电路与声表面滤波器相连接，所述声表面滤波器与天线相连接。
更进一步的，所述充电发送单元，包括：
充电器第二通信单元，用于通过无线充电发射电路在第三预设频率发送和接收充电相关信息，所述第二通信单元与无线充电发射电路相连接。
第二方面，本发明实施例提供了一种可在充电同时进行程控的植入式神经刺激器，包括：
充电接收单元，用于在第一预设频率接收电磁波，并将电磁波转换为电能对植入式神经刺激器充电；
刺激器第一通信单元，用于在第二预设频率与无线充电器进行通信,所述第一预设频率与第二预设频率不同；
刺激器微控制单元，用于控制充电接收单元和刺激器第一通信单元；
所述刺激器微控制单元分别与充电接收单元和刺激器第一通信单元相连接。进一步的，所述充电单元包括：
接收线圈，用于感应电信号；
整流电路，用于对感应电信号进行整流；
滤波电路，用于对感应电信号进行滤波；
充电电池，接收滤波后所得到的直流电压信号；
所述接收线圈与整流电路相连接，所述整流电路与滤波电路相连接，所述滤波电路与充电电池相连接。
进一步的，所述刺激器第一通信单元，包括：
射频无线通信单元。
进一步的，所述射频无线通信单元，包括：
射频无线通信芯片，用于转换程控指令与射频无线信号；
射频无线匹配电路，用于提高负载的发射功率；
声表面滤波器，用于过滤其它频段的信号；
天线，用于辐射和接收射频无线信号；
所述射频无线通信芯片与射频无线匹配电路相连接，所述射频无线匹配电路与声表面滤波器相连接，所述声表面滤波器与天线相连接。
更进一步的，所述充电接收单元包括：
充电芯片，用于对充电状态进行监测，获取充电相关信息；
刺激器第二通信单元，用于通过接收线圈在第三预设频率接收或发送充电相关信息；
所述充电芯片分别与充电电池和刺激器第二通信单元相连接。
本发明实施例提供的可在充电同时进行程控的无线充电器及植入式神经刺激器，利用无线充电频率与无线程控频率不同的特性，在不同的频段上同时进行充电、数据传输和参数程控的操作。实现了在充电可以同时对植入式神经刺激器进行程控的目的能够减少患者保持静坐或静卧姿势的时间，减少病人的痛苦，并可以减少医生进行程控操作和充电的时间，提高了患者和医生的使用体验。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明实施例一提供可在充电同时进行程控的无线充电器的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供可在充电同时进行程控的无线充电器中无线充电单元的结构示意图；
图3是本发明实施例一提供可在充电同时进行程控的无线充电器中射频无线通信单元结构示意图；
图4是本发明实施例二提供可在充电同时进行程控的植入式神经刺激器的结构示意图；
图5是本发明实施例二提供可在充电同时进行程控的植入式神经刺激器中充电接收单元的结构示意图。
图中的附图标记所分别指代的技术特征为：
1、充电器微控制芯片；2充电发送单元；3、充电器第一通信单元；
4、驱动芯片；5、无线充电发射电路；6、射频无线通信芯片；
7、射频无线匹配电路；8、声表面滤波器；9、天线；
10、刺激器微控制单元；11、充电接收单元；12、刺激器第一通信单元；
13、接收线圈；14、整流电路；15、滤波电路；16、充电电池；
17、充电芯片；18、刺激器第二通信单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例一
图1是本发明实施例一提供可在充电同时进行程控的无线充电器的结构示意图，参见图1，所述可在充电同时进行程控的无线充电器，包括：充电发送单元2，用于产生第一预设频率的无线充电电磁波；充电器第一通信单元3，用用于在第二预设频率发送和接收通信信号,其中，所述第一预设频率与第二预设频率不同,；充电器微控制单元1，用于对充电发送单元2和充电器第一通信单元3进行控制；所述充电器微控制单元1分别与无线充电单元2和充电器第一通信单元3相连接。其中充电器微控制单元1具有内存、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口。能够有效实现对充电发送单元2和充电器第一通信单元3的控制。
在本实施例中，所述充电发送单元2，包括：驱动芯片4，用于产生充电脉冲信号；无线充电发射电路5，用于产生和辐射电磁波。图2是本发明实施例一提供可在充电同时进行程控的无线充电器中无线充电单元的结构示意图，参见图2，驱动芯片4与无线充电发射电路5相连接。所述无线充电发射电路5包括：电容C1和发射线圈L1,电容C1和发射线圈L1串联连接。驱动芯片4集成了电源、正弦波形发生和功率放大等功能，能够产生频率为几十到上百千赫兹的振荡信号，通过无线充电发射电路中的发射线圈L1产生电磁场，向外辐射所生成的电磁波。具体的，在本实施例中，所生成的无线充电电磁波可以为30K～100KHz,100K～180KHz。
由于程控过程中，无线充电器与植入式神经刺激器需要大量的数据交换，并且不能与充电信号发生干扰。需要通过其它通信方式实现数据的交换。具体的刺激器第一通信单元3可以采用402～405MHz、433MHz和2.4～2.5GHz频率范围中的频率进行通信。在本实施例中，刺激器第一通信单元3可以为射频无线通信单元。利用射频无线通信单元可以实现在短时间内与植入式神经刺激器的大量数据交换，并可避免与充电发送单元2产生的电磁波互相干扰。
图3是本发明实施例一提供可在充电同时进行程控的无线充电器中射频无线通信单元结构示意图，参见图3，射频无线通信单元包括：射频无线通信芯片6，用于转换程控指令与射频无线信号；射频无线匹配电路7，用于提高负载的发射功率；声表面滤波器8，用于过滤其它频段的信号；天线9，用于辐射和接收射频无线信号；射频无线通信芯片6与射频无线匹配电路7相连接，射频无线匹配电路7与声表面滤波器8相连接，声表面滤波器8与天线9相连接。在医生输入程控数据时，充电器微控制单元1获取到医生输入的程控数据，并根据输入数据生成指令数据，将指令数据传送给射频无线通信芯片6，射频无线通信芯片6生成相应的通信信号，并通过射频无线匹配电路7提高发射功率，利用声表面滤波器8过滤其它频段的噪声，最后，通过天线9将通信信号辐射出去，以使得通过射频无线通信单元实现对植入式神经刺激器的程控。此外，也可通过上述相反的工作过程接收植入式神经刺激器所发送的通信信号，并将通信信号转换为相应的应答数据，供医生查看。其中，射频无线通信单元可以采用植入医疗设备专用通信频率433MHz，此外可采用402～405MHz和2.4～2.5GHz等通信频率。
刺激器第一通信单元3也可以为蓝牙通信单元或者射频通信单元，其结构和工作过程与射频无线通信单元相似，在此不作赘述。
在使用无线充电器对植入式神经刺激器同时进行充电和程控时，植入式神经刺激器需要将当前充电的相关信息发送至无线充电器，以使得无线充电器能够根据当前充电的相关信息确定是否继续对植入式神经刺激器进行充电，由于无线充电器的充电器第一通信单元3用于程控，如果通过充电器第一通信单元3发送和接收充电相关信息，必然需要中断程控进程。同时充电的相关信息数据量较小，可以利用充电发送单元2接收植入式神经刺激器中充电接收单元所发送的充电相关信息。为了实现在进行程控的同时接收充电相关信息的目的，在本实施例中，充电发送单元还包括：充电器第二通信单元，用于利用无线充电发射电路发送和接收充电相关信息，所述第二通信单元与无线充电发射电路5相连接。示例性的，利用无线充电发射电路5的发射线圈L1可以接收402～405MHz通信信号，充电器第二通信单元在接收到通信信号后将通信信号转换为相应的电信号。无线充电器根据电信号获取并显示当前的充电状态，以使得医生或者患者对无线充电进行调整。例如，在无线充电的间隙，充电器第二通信单元通过发射线圈接收植入式神经刺激器中充电接收单元10发出的充电相关信息，并利用发射线圈L2对充电相关信息做出应答，以实现利用无线充电器的发射线圈和植入式神经刺激器中充电接收单元实现充电相关信息的交互。充电器第二通信单元可以采用与充电发射单元2或者充电器第一通信单元3相同的频率，也可采用与充电发射单元2或者充电器第一通信单元3不同的频率。在进行程控时，一般可采用与充电器第一通信单元3不同的频率，以避免信号之间的互相干扰。
本实施例提供的可在充电同时进行程控的无线充电器，利用无线充电频率与无线程控频率不同的特性，在不同的频段上同时进行充电、数据传输和参数程控的操作。实现了在充电可以同时对植入式神经刺激器进行程控的目的，并可通过无线充电频段传输充电相关信息，避免了无线程控的中断。能够减少患者保持静坐或静卧姿势的时间，减少病人的痛苦，并可以减少和医生进行程控操作和充电的时间，提高了患者和医生的使用体验。
实施例二
图4是本发明实施例二提供可在充电同时进行程控的植入式神经刺激器的结构示意图，可在充电同时进行程控的植入式神经刺激器可以与上述实施例提供的可在充电同时进行程控的无线充电器互相配合，实现在充电同时进行程控的目的。参见图4，可在充电同时进行程控的植入式神经刺激器，包括：充电接收单元10，用于在第一预设频率接收电磁波，并将电磁波转换为电能对植入式神经刺激器充电；刺激器第一通信单元11，用于在第二预设频率与无线充电器进行通信,其中，所述第一预设频率与第二预设频率不同；刺激器微控制单元9，用于控制充电单元和通信单元；所述刺激器微控制单元9分别与充电接收单元10和刺激器第一通信单元12相连接。其中刺激器微控制单元9具有内存、计数器、USB、A/D转换等周边接口。能够实现充电对接收单元10和刺激器第一通信单元11的状态进行检测，并可以对充电接收单元10和刺激器第一通信单元11所接收的信号进行处理。能够有效实现对充电发送单元10和刺激器第一通信单元11的控制。
图5是本发明实施例二提供可在充电同时进行程控的植入式神经刺激器中充电单元的结构示意图，参见图5，所述充电接收单元10包括接收线圈13、充电电池16、整流电路14和滤波电路15。接收线圈13可感应出第一预设频率的电信号，通过整流电路14进行整流、滤波电路15进行滤波后得到直流电压信号。直流电压信号可以对充电电池16进行充电。
在本实施例的另一优选实施方式中，所述的充电接收单元还包括充电芯片17，所述充电芯片17能够对充电状态进行监测，获取充电相关信息。所述充电芯片17分别与滤波电路15和充电电池16相连接。充电状态包括接收线圈感应出的电信号的强弱、充电电流大小和/或充电电池的电量饱和状态等信息。充电芯片17定时对充电状态进行监测。所述充电接收单元10包括：刺激器第二通信单元18，用于与接收线圈13配合，接收或发送充电相关信息；所述接收线圈13与刺激器第二通信单元18相连接。刺激器第二通信单元18可以将充电芯片17获取的充电相关信息通过接收电路的接收线圈13发送给无线充电端。刺激器第二通信单元18可以采用与充电发射单元2或者充电器第一通信单元3相同的频率，也可采用与充电发射单元2或者充电器第一通信单元3不同的频率。在进行程控时，一般可采用与充电器第一通信单元3不同的频率，以避免信号之间的互相干扰。
在本实施例中，可在充电同时进行程控的植入式神经刺激器也包括射频无线通信单元，用于接收无线充电器发送的程控信息，并对程控信息进行应答。植入式神经刺激器中射频无线通信单元与无线充电器中的射频无线通信单元相同，包括：射频无线通信芯片，用于转换程控指令与射频无线信号；射频无线匹配电路，用于提高负载的发射功率；声表面滤波器，用于过滤其它频段的信号；天线，用于辐射和接收射频无线信号；所述射频无线通信芯片与射频无线匹配电路相连接，所述射频无线匹配电路与声表面滤波器相连接，所述声表面滤波器与天线相连接。无射频无线通信芯片与刺激器微控制单元连接，可以将接收到的程控信息传送给刺激器微控制单元9，使刺激器微控制单元9根据程控信息实现对植入式神经刺激器的程控。并将反馈信息通过射频无线通信单元传送给无线充电器。
本实施例提供的可在充电同时进行程控的植入式神经刺激器，通过与可在充电同时进行程控的无线充电器相互配合，利用无线充电频率与无线程控频率不同的特性，在不同的频段上同时进行充电、数据传输和参数程控的操作。实现了在充电可以同时对植入式神经刺激器进行程控的目的能够减少患者保持静坐或静卧姿势的时间，减少病人的痛苦，并可以减少和医生进行程控操作和充电的时间，提高了患者和医生的使用体验。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种可在充电同时进行程控的无线充电器，其特征在于，包括：
充电发送单元（2），用于产生第一预设频率的无线充电电磁波；
充电器第一通信单元（3），用于在第二预设频率发送和接收通信信号,所述第一预设频率与第二预设频率不同；
充电器微控制单元（1），用于对充电发送单元（2）和充电器第一通信单元（3）进行控制；
所述微控制单元充电器（1）分别与充电发送单元（2）和充电器第一通信单元（3）相连接，
所述充电器第一通信单元（3）包括：
射频无线通信单元，
所述射频无线通信单元，包括：
射频无线通信芯片（6），用于转换程控指令与射频无线信号；
射频无线匹配电路（7），用于提高负载的发射功率；
声表面滤波器（8），用于过滤其它频段的信号；
天线（9），用于辐射和接收射频无线信号；
所述射频无线通信芯片（6）与射频无线匹配电路（7）相连接，所述射频无线匹配电路（7）与声表面滤波器（8）相连接，所述声表面滤波器（8）与天线（9）相连接。
2.根据权利要求1所述的无线充电器，其特征在于，所述充电发送单元（2）包括：
驱动芯片（4），用于产生充电脉冲信号；
无线充电发射电路（5），用于产生和辐射电磁波；
所述驱动芯片（4）与无线充电发射电路（5）相连接。
3.根据权利要求1所述的无线充电器，其特征在于，所述充电发送单元（2）包括：
充电器第二通信单元，用于通过无线充电发射电路在第三预设频率发送和接收充电相关信息，所述第二通信单元与无线充电发射电路相连接。
4.一种可在充电同时进行程控的植入式神经刺激器，其特征在于，包括：
充电接收单元（11），用于在第一预设频率接收电磁波，并将电磁波转换为电能对植入式神经刺激器充电；
刺激器第一通信单元（12），用于在第二预设频率与无线充电器进行通信,所述第一预设频率与第二预设频率不同；
刺激器微控制单元（10），用于控制充电接收单元（11）和刺激器第一通信单元（12）；
所述刺激器微控制单元（10）分别与充电接收单元（11）和刺激器第一通信单元（12）相连接,
所述刺激器第一通信单元（12）包括：射频无线通信单元,
所述射频无线通信单元，包括：
射频无线通信芯片，用于转换程控指令与无线射频信号；
射频无线匹配电路，用于提高负载的发射功率；
声表面滤波器，用于过滤其它频段的信号；
天线，用于辐射和接收射频无线信号；
所述射频无线通信芯片与射频无线匹配电路相连接，所述射频无线匹配电路与声表面滤波器相连接，所述声表面滤波器与天线相连接。
5.根据权利要求4所述的植入式神经刺激器，其特征在于，所述充电接收单元（11）包括：
接收线圈（13），用于感应电信号；
整流电路（14），用于对感应电信号进行整流；
滤波电路（15），用于对感应电信号进行滤波；
充电电池（16），接收滤波后所得到的直流电压信号；
所述接收线圈（13）与整流电路（14）相连接，所述整流电路（14）与滤波电路（15）相连接，所述滤波电路（15）与充电电池（16）相连接。
6.根据权利要求5所述的植入式神经刺激器，其特征在于，所述充电接收单元（11）包括：
充电芯片（17），用于对充电状态进行监测，获取充电相关信息；
刺激器第二通信单元（18），用于通过接收线圈在第三预设频率接收或发送充电相关信息；
所述充电芯片（17）分别与充电电池（16）和刺激器第二通信单元（18）相连接。
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