CN106512218A - 一种温控充电的植入式医疗设备协同工作的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温控充电的植入式医疗设备协同工作的系统，包括一个骶神经刺激子系统、一个肌肉刺激子系统、一个传感器子系统和体外遥测设备；骶神经刺激子系统包括骶神经刺激电极、脉冲发生器模块、处理器模块、唤醒模块、通信模块；肌肉刺激子系统包括肌肉刺激电极、肌肉刺激脉冲发生器模块、处理器模块、唤醒模块、通信模块；其中，植入系统都有温度传感器，充电线圈，主电池和备用电池，充电线圈和备用电池都给主电池充电并温度传感器监控充电温度。通过这样的充电系统安全快速补充医疗设备协同工作的系统的电能。

Description

一种温控充电的植入式医疗设备协同工作的系统

技术领域

本发明涉及有多个植入医疗设备的系统，特别的涉及一种温控充电的植入医疗设备协同工作的系统。

背景技术

肌肉刺激越来越多的被用于治疗慢性疼痛、排尿排便障碍等疾病。随着技术的进步骶神经刺激也被用来治疗排尿排便障碍等疾病。

现有技术中通过肌肉刺激或者骶神经刺激治疗尿失禁的方法单一，治疗效果有限。如，通过肌肉刺激治疗尿失禁会随着刺激时间的增长而导致“肌肉疲劳”，使治疗效果下降；而通过骶神经刺激治疗尿失禁从治疗效果上看，成功率还有待进一步提高。

美国专利US7384390B2公开了一种治疗尿失禁的方法和装置，该方法用脉冲发生器产生的刺激信号通过电极刺激尿道周围的括约肌来达到治疗尿失禁的目的。美国专利US7328069B2公开了一种方法和装置，用于输送一种或多种与电刺激治疗相关联的药物，产生一个或多个电刺激信号用于刺激患者的骨盆底和/或阴部的骶神经，用来治疗包括，但不局限于，尿排泄功能障碍，粪便排泄功能障碍，便秘，应力失禁，急迫失禁，尿潴留障碍，性功能障碍，高潮机能障碍，勃起功能障碍，盆腔痛，前列腺炎，前列腺痛等疾病。

有技术中通过肌肉刺激或者骶神经刺激治疗尿失禁的方法单一，治疗效果有限。通过肌肉刺激治疗尿失禁会随着刺激时间的增长而导致“肌肉疲劳”，使治疗效果下降；而只通过骶神经刺激治疗尿失禁从治疗效果上看，成功率还有待进一步提高。

本发明通过温控充电的植入医疗设备协同工作的系统对耗电大的植入系统进行安全快速充电。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术中的不足，提供一种温控充电的植入式医疗设备协同工作的系统，包括一个骶神经刺激子系统、一个肌肉刺激子系统、一个传感器子系统和体外遥测设备；所述的骶神经刺激子系统包括骶神经刺激电极、第一脉冲发生器模块、第一处理器模块、第一唤醒模块、第一通信模块、第一温度传感器、第一充电线圈、至少一第一主电池、至少一第一备用电池；第一处理器模块控制第一充电线圈给至少一第一主电池和至少一第一备用电池充电；第一处理器模块控制至少一第一备用电池给至少一第一主电池充电；第一温度传感器测量骶神经刺激子系统充电温度并反馈至第一处理器模块控制充电，形成充电自动化控制；所述的肌肉刺激子系统包括肌肉刺激电极、肌肉刺激脉冲发生器模块、第二处理器模块、第二唤醒模块、第二通信模块、第二温度传感器、第二充电线圈、至少一第二主电池、至少一第二备用电池；第二处理器模块控制第二充电线圈给至少一第二主电池和至少一第二备用电池充电；第二处理器模块控制至少一第二备用电池给至少一第二主电池充电；第二温度传感器测量肌肉刺激子系统充电温度并反馈至第二处理器模块控制充电，形成充电自动化控制；所述的传感器子系统包括压力传感器、第三处理器模块和第三通信模块；所述的体外遥测设备包括第四处理器模块、第四通信模块和显示模块；骶神经刺激电极植入到患者腰下部的骶神经周围，肌肉刺激电极植入到患者尿道括约肌周围，压力传感器检测膀胱压力；体外遥测设备通过第四通信模块开启骶神经刺激系统或肌肉刺激系统以预设的刺激参数刺激相应位置，若开启骶神经刺激系统，第一处理器模块控制第一脉冲发生器以第一预设刺激参数刺激第一预设时间后，骶神经刺激系统通过第一通信模块与第二通信模块通信，第二唤醒模块唤醒第二处理器模块，同事骶神经刺激系统休眠，第二处理器模块控制第二脉冲发生器以第二预设参数刺激括约肌第二预设时间后，再唤醒骶神经刺激系统，刺激过程中压力传感器检测膀胱压力，处理器判断膀胱压力大于预设阈值时则通过第三通信模块通知当前进行刺激的刺激系统进入休眠模式，之后等待体外遥测设备控制再进行刺激。进一步的，骶神经刺激子系统、肌肉刺激子系统、传感器子系统和体外遥测设备的通信模块之间可以进行无线数据通信；骶神经刺激子系统、肌肉刺激子系统和传感器子系统的通信模块可以单独的与体外遥测设备进行双向无线数据通信；体外遥测设备可以通过通信模块分别对骶神经刺激子系统和肌肉刺激子系统进行编程，可以通过体外遥测设备手动的启动或关闭骶神经刺激子系统、肌肉刺激子系统和传感器子系统，还可以显示骶神经刺激子系统和肌肉刺激子系统的工作模式以及传感器子系统的压力检测值。本发明优选的用于治疗尿失禁，还可以用于治疗包括，但不局限于，排便失禁，尿排泄功能障碍，粪便排泄功能障碍，应力失禁，急迫失禁，尿潴留障碍，性功能障碍，盆腔痛，前列腺炎，前列腺痛等疾病。

附图说明

图1是本发明的温控充电的植入式医疗设备协同工作的系统图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了患者100的相关生理解剖结构图，患者100的典型生理解剖结构包括膀胱101、尿道102、尿道括约肌103以及骶神经104。骶神经根提供膀胱、尿道，盆底的自主和躯体神经支配，因此，骶神经调节通过兴奋或抑制这些神经根可达到治疗下尿路功能障碍疾患的目的。已经证明盆底和外括约肌的随意收缩能够消除膀胱的不稳定收缩，刺激S3或S4神经根可以导致盆底及括约肌力量增强、纠正盆底及尿道的不恰当松弛，进而阻止或减少逼尿肌的不稳定收缩，继续参见说明书附图1，本发明中的温控充电的植入式医疗设备协同工作的系统，主要包括一个骶神经刺激子系统300、一个肌肉刺激子系统400、一个传感器子系统200和体外遥测设备500。使用者可通过体外遥测设备500向骶神经刺激子系统300、肌肉刺激子系统400、传感器子系统200发出控制指令，从而实现上述几个植入式医疗设备之间的协同工作。

所述的骶神经刺激子系统300包括骶神经刺激电极303、第一脉冲发生器模块、第一处理器模块、第一唤醒模块、第一通信模块、第一温度传感器、第一充电线圈、至少一第一主电池、至少一第一备用电池。第一处理器模块控制第一充电线圈给至少一第一主电池和至少一第一备用电池充电；第一处理器模块控制至少一第一备用电池给至少一第一主电池充电；第一温度传感器测量骶神经刺激子系统300充电温度并反馈至第一处理器模块控制充电，形成充电自动化控制。

所述的骶神经刺激电极303通过延长导线302连接于骶神经刺激器301。骶神经刺激电极303的末端设有用于与骶神经104接触的刺激点，可以通过固定或夹持装置使得电极末端与骶神经104保持良好接触。刺激电极设计必须满足能长期植入的条件，即无毒、最少的异物反应，组织相容性好等，并且应当避免刺激电流对周围组织的干扰。综合各方面因素，刺激电极形状可设置为圆环状、螺旋状、半圆筒形状或者钩状的任一种，延长导线302和骶神经刺激电极303的材料可以为银、铂铱合金、镍、镍合金；延长导线302外套医用高分子绝缘管，医用高分子材料优选为尼龙、聚氨酯、聚四氟乙烯等柔性高分子材料。

所述的肌肉刺激子系统400包括肌肉刺激电极403、肌肉刺激脉冲发生器模块、第二处理器模块、第二唤醒模块、第二通信模块、第二温度传感器、第二充电线圈、至少一第二主电池、至少一第二备用电池。所述的肌肉刺激电极403通过延长导线402连接于肌肉刺激器401。骶肌肉刺激电极403的末端设有用于与尿道括约肌103接触的刺激点，可以通过固定或夹持装置使得电极末端与尿道括约肌103保持良好接触。肌肉刺激电极优选是柔性的金属丝电极，大约1-5毫米长以及直径为50-100微米，具有如此的配置以便使得患者的不舒适性最小化。它们通常以如本领域内已知的螺旋形或钩形形成，这样它们可容易并且永久地锚固在肌肉内。制成电极的金属丝由合适的传导性材料构成，优选生物相容的金属，诸如银、白金/铱合金(90/10)或者镍/铬合金。延长导线由绝缘护套包围，上述护套具体包括尼龙、聚氨酯、聚四氟乙烯或其它柔顺性的生物相容绝缘材料。所述第二处理器模块控制第二充电线圈给至少一第二主电池和至少一第二备用电池充电；第二处理器模块控制至少一第二备用电池给至少一第二主电池充电；第二温度传感器测量肌肉刺激子系统400充电温度并反馈至第二处理器模块控制充电，形成充电自动化控制。

所述的传感器子系统200包括压力传感器、第三处理器模块和第三通信模块。压力传感器布置于膀胱中，通过检测其中的压力信号变化以便测量膀胱内压力。为了满足植入本发明的使用需要，压力传感器必须在尺寸上很小以便容易植入以及最小化对环绕压力传感器的组织环境的干扰，并且它们必须使用无线通信从而没有线、导管或需要通过皮肤的通道的其它部件。它们必须由抗断裂、无毒和永久的生物相容性材料形成以最小化患者对异物的引入的免疫反应和防止由腐蚀副产物引起的组织损伤。植入的压力传感器必须提供保持可靠的压力值使得可在传感器的使用期限中有把握地做出治疗的决定，以避免出于调整的目的的传感器的外部植入。压力传感器优选为微机电系统（MEMS）传感器。

骶神经刺激子系统300、肌肉刺激子系统400、传感器子系统200中的处理器一般采用嵌入式微处理器，选用高集成度低功耗单片机，具有多种节电模式，在其内部集成了存储器、模数转换ADC和数模转换DAC，并且支持自编程操作，近程通信模块包括无线通讯模块，通信协议可依据实际条件采用Zigbee、蓝牙、红外等短距离无线技术。所述主电池和所述备用电池为锂离子充电电池。

所述的体外遥测设备500包括第四处理器模块、第四通信模块和显示模块。体外遥测设备500设置在患者100体外，用于与植入医疗式设备进行无线通信，从而实现数据采集传输、控制和维持植入式医疗设备工作等功能，体外遥测设备优选是掌上电脑、个人数字助理（PDA）、或者智能手机的形式。

所述主电池和所述备用电池为锂离子充电电池。

如附图1所示，骶神经刺激电极303植入到患者100腰下部的骶神经104周围，肌肉刺激电极403植入到患者100尿道括约肌103周围，利用压力传感器检测膀胱压力；体外遥测设备500通过第四通信模块开启骶神经刺激子系统300或肌肉刺激子系统400以预设的刺激参数刺激相应位置。若开启骶神经刺激子系统300，第一处理器模块控制第一脉冲发生器以第一预设刺激参数刺激第一预设时间后，骶神经刺激子系统300通过第一通信模块与第二通信模块通信，第二唤醒模块唤醒第二处理器模块，同时骶神经刺激系统300休眠；第二处理器模块控制肌肉刺激脉冲发生器以第二预设参数刺激括约肌第二预设时间后，肌肉刺激子系统400通过第二通信模块与第一通信模块通信，第一唤醒模块唤醒第一处理器模块从而唤醒骶神经刺激子系统400，同时肌肉刺激子系统400休眠.。骶神经刺激子系统300和肌肉刺激子系统400按照以上顺序反复交替对骶神经和尿道括约肌周围进行相应地刺激。在刺激过程中，传感器子系统200中的压力传感器实时检测膀胱压力，第三处理器判断膀胱压力是否大于预设阈值，若膀胱压力大于预设阈值，则通过第三通信模块通知当前进行刺激的刺激系统进入休眠模式，之后等待体外遥测设备500的控制指令再执行相应的刺激操作。

唤醒功能一般包括仅在特定时间期间以高功率模式操作的功能，所述特定时间例如用于特定目的(例如为接收信号等等)的短周期。关于唤醒模块的接收器部分的重要考虑在于其具有低功率。这个特征可能在植入式接收器中有利于提供小尺寸并且维持来自电池的长期运行的电源。实际中，唤醒模块的接收器可以周期性地“醒来”并且处于低能耗从而经由例如监听电路来执行“监听功能”。对于本申请而言，术语“监听功能”一般指的是用于确定是否存在发射器的短的低功率功能。如果监听功能检测到发射器信号，则该设备可以转变到较高功率通信解码模式。如果不存在发射器信号，则接收器可以返回例如立即返回到休眠模式。以此方式，在不存在发射器信号的相对长时段期间节省能量，而在存在传送信号的相对少的时段期间使高功率能力保持可用于高效解码模式操作。

骶神经刺激子系统300、肌肉刺激子系统400、传感器子系统200和体外遥测设备500的通信模块之间可以进行无线数据通信；优选的，骶神经刺激子系统300、肌肉刺激子系统400和传感器子系统200的通信模块可以单独的与体外遥测设备500进行双向无线数据通信。所述通信模块包括无线通讯模块，通信协议可依据实际条件采用Zigbee、蓝牙、红外等短距离无线技术。

体外遥测设备500可以通过通信模块分别对骶神经刺激子系统300和肌肉刺激子系统400进行编程，从而向骶神经刺激子系统300、肌肉刺激子系统400和传感器子系统200发送对应的控制指令。可以通过体外遥测设备500手动的启动或关闭骶神经刺激子系统300、肌肉刺激子系统400和传感器子系统200，还可以在显示模块上显示骶神经刺激子系统300和肌肉刺激子系统400的工作模式、工作状态、电极刺激参数以及传感器子系统200的压力检测值。

应将前述的实施例和优选实施方案的描述看成是本发明权利要求的说明，而不是对其进行限定。可以理解，在不背离如权利要求所述的本发明前提下，可以利用上述特征的诸多组合与变体，这类变体没有违背本发明的精神和范围，所有这些变体都将包括在下述权利要求的范围。

Claims (5)

1.一种温控充电的植入式医疗设备协同工作的系统，其特征在于：该系统包括一骶神经刺激子系统（300）、一肌肉刺激子系统（400）、一传感器子系统（200）和体外遥测设备（500）；所述的骶神经刺激子系统（300）包括骶神经刺激电极（303）、第一脉冲发生器模块、第一处理器模块、第一唤醒模块、第一通信模块、第一温度传感器、第一充电线圈、至少一第一主电池、至少一第一备用电池；所述的肌肉刺激子系统（400）包括肌肉刺激电极（403）、肌肉刺激脉冲发生器模块、第二处理器模块、第二唤醒模块、第二通信模块、第二温度传感器、第二充电线圈、至少一第二主电池、至少一第二备用电池；所述的传感器子系统（200）包括压力传感器、第三处理器模块和第三通信模块；所述的体外遥测设备（500）包括第四处理器模块、第四通信模块和显示模块；所述第一处理器模块控制所述第一充电线圈给所述至少一第一主电池和所述至少一第一备用电池充电；所述第一处理器模块控制所述至少一第一备用电池给所述至少一第一主电池充电；所述第一温度传感器测量所述骶神经刺激子系统（300）充电温度并反馈至所述第一处理器模块控制充电，形成充电自动化控制；所述第二处理器模块控制所述第二充电线圈给所述至少一第二主电池和所述至少一第二备用电池充电；所述第二处理器模块控制所述至少一第二备用电池给所述至少一第二主电池充电；所述第二温度传感器测量所述肌肉刺激子系统（400）充电温度并反馈至所述第二处理器模块控制充电，形成充电自动化控制。

2.根据权利要求1所述温控充电的植入式医疗设备协同工作的系统，其特征在于：所述骶神经刺激电极（303）植入到患者腰下部的骶神经周围，所述肌肉刺激电极（403）植入到患者尿道括约肌周围，由所述压力传感器检测膀胱压力；所述体外遥测设备（500）通过第四通信模块开启所述骶神经刺激子系统（300）或所述肌肉刺激子系统（400）以预设的刺激参数刺激相应位置，若开启所述骶神经刺激子系统（300），第一处理器模块控制第一脉冲发生器以第一预设刺激参数刺激第一预设时间后所述骶神经刺激子系统（300）通过第一通信模块与第二通信模块通信，第二唤醒模块唤醒第二处理器模块，同时所述骶神经刺激子系统（300）休眠，第二处理器模块控制第二脉冲发生器以第二预设参数刺激括约肌第二预设时间后，再唤醒所述骶神经刺激子系统（300），刺激过程中所述压力传感器检测膀胱压力，所述处理器判断膀胱压力大于预设阈值时则通过所述第三通信模块通知当前进行刺激的刺激子系统进入休眠模式，之后等待所述体外遥测设备（500）控制再进行刺激。

3.根据权利要求1所述温控充电的植入式医疗设备协同工作的系统，其特征在于：所述骶神经刺激子系统（300）、所述肌肉刺激子系统（400）、所述传感器子系统（200）和所述体外遥测设备（500）的通信模块之间可以进行无线数据通信；所述骶神经刺激子系统、所述肌肉刺激子系统（400）和所述传感器子系统（200）的通信模块可以单独的与所述体外遥测设备（500）进行双向无线数据通信；所述体外遥测设备（500）可以通过通信模块分别对所述骶神经刺激子系统（300）和所述肌肉刺激子系统（400）进行数据输入，可通过所述体外遥测设备（500）手动的启动或关闭所述骶神经刺激子系统（300）、所述肌肉刺激子系统（400）和所述传感器子系统（200）。

4.根据权利要求1所述温控充电的植入式医疗设备协同工作的系统，其特征在于：该多个植入式医疗设备协同工作的系统还可显示所述骶神经刺激子系统、所述肌肉刺激子系统（400）的工作模式以及所述传感器子系统（200）的压力检测值。

5.根据权利要求1所述温控充电的植入式医疗设备协同工作的系统，其特征在于：所述主电池和所述备用电池为锂离子充电电池。