CN112468189A - 一种植入式医疗器械无线近场通讯从机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及近场通讯设备技术领域，尤其是一种植入式医疗器械无线近场通讯从机，包含主控单片机、集成芯片、编程可调电容、信号接收模块和储能模块，所述主控单片机与集成芯片通讯连接，所述编程可调电容与集成芯片电性连接，所述信号接收模块分别与编程可调电容、储能模块连接，本发明的有益效果是，降低通讯从机的通讯功耗，通讯从机不使用时候休眠，通讯过程中，从机耦合载波信号中的能量并进行电容储能，用耦合的能量进行通讯应答。大大降低了通讯过程中的系统功耗，延长了通讯从机的使用寿命；提升通讯从机的近场通讯的系统可靠性；提升通讯速率和通讯距离；减小通讯从机的体积，针对植入式医疗器械，可减轻患者对异物的不适感。
Description
技术领域
本发明涉及近场通讯设备技术领域，尤其是一种植入式医疗器械无线近场通讯从机。
背景技术
在近场通讯设备技术领域，包括体内植入式医用设备、IC卡通讯、工业通讯等，一般包含近场通讯主机和通讯从机。在体内植入式医用设备中，通讯从机通常植入患者体内，外部则通过通讯主机予以控制。
在现有技术中，由于植入式医疗器械体积小、电池容量小且往往不可更换，对于功耗以及可靠性要求苛刻，现有技术还有很大的提升空间。此外，近场通讯从机一般采用分立元器件搭建。例如，在体内植入式医用设备，植入端（即通讯从机）采用绕制电感线圈作为天线接收、发送PPM载波信号。这种方式使用的元器件较多，功耗较高，传输可靠性一般，体积较大，对单片机的资源占用较多，通讯速率一般，通讯距离较短。
发明内容
为了克服上述的不足，本发明提供了一种植入式医疗器械无线近场通讯从机。该从机具有唤醒功能和储能功能，通讯过程中，从机耦合载波信号中的能量并进行电容储能，用耦合的能量进行通讯应答。大大降低了通讯过程中的系统功耗，延长了通讯从机的使用寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种植入式医疗器械无线近场通讯从机，包含主控单片机、集成芯片、编程可调电容、信号接收模块和储能模块，所述主控单片机与集成芯片通讯连接，所述编程可调电容与集成芯片电性连接，所述信号接收模块分别与编程可调电容、储能模块连接。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述主控单片机与集成芯片通过SPI总线通讯连接。通过SPI总线通讯，从而完成数据的交互和存储记忆，可提高通讯速率。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述集成芯片集成有存储模块、控制模块、模拟前端和电源管理模块。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述信号接收模块为贴片微型电感。贴片微型电感靠近金属时的特性变化本身相对较小,因此，保证信号传输的准确性。此外，贴片微型电感体积小巧，舍弃了现有技术的绕制线圈和大多数元器件，进一步减小通讯从机的的体积。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述储能模块为储能电容。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述存储模块为电气可拭除可编程只读存储器。
本发明的有益效果是，
1.降低通讯从机的通讯功耗，通讯从机不使用时候休眠，通讯过程中，从机耦合载波信号中的能量并进行电容储能，用耦合的能量进行通讯应答。大大降低了通讯过程中的系统功耗，延长了通讯从机的使用寿命。
2.提升通讯从机的近场通讯的系统可靠性。
3.提升通讯从机近场通讯的通讯速率。
4.提升通讯从机近场通讯的通讯距离。
5.减小通讯从机近场通讯模块的体积，有助于缩小整个器械的体积，针对植入式医疗器械，可减轻患者对异物的不适感。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是通讯主机与本发明通讯示意图。
图中1、主控单片机，2、集成芯片，2-1、存储模块，2-2、控制模块，2-3、模拟前端，2-4、电源管理模块，3、编程可调电容，4、信号接收模块，5、储能模块。
具体实施方式
如图1至2是本发明的结构示意图，一种植入式医疗器械无线近场通讯从机，其特征是，包含主控单片机1、集成芯片2、编程可调电容3、信号接收模块4和储能模块5，所述主控单片机1与集成芯片2通讯连接，所述编程可调电容3与集成芯片2电性连接，所述信号接收模块4分别与编程可调电容3、储能模块5连接。
具体而言，本申请的信号接收模块4接收通讯主机信号，传递给集成芯片2，向主控单片机1发送一个上升沿脉冲信号，以此可以直接唤醒在休眠状态下的主控单片机1。即在不通讯时，通讯从机可以进入深度休眠状态，在休眠状态下功耗极低仅为60nA，显著降低了植入式医疗器械的功耗。
本申请在通讯从机与体外主机通讯时进行了储能设计，通过信号接收模块4对体外主机端的通讯载波能量进行耦合并对外部储能模块5充电进行储能，使用储能模块5中储存的能量进行通讯应答，该方法大幅降低了通讯从机的功耗，通讯载体在工作时的功耗小于150uA，显著延长植入式通讯从机的使用寿命。
此外，本申请的通讯从机，含有可动态编程的编程可调电容3，由于电感元器件在震荡条件下靠近金属时特性一般会产生很大变化，而植入式医疗器械大多时是金属钛壳，这就导致了现有技术中的通讯线圈/天线在放进植入式医疗器械金属外壳后需要重新并反复调教电路参数以达到较好的通讯效果，因此，现有技术中谐振频率的校准较繁琐且难以调节准确。本申请的通讯从机可以直接将信号接收模块4的谐振频率经集成芯片2交由主控单片机1进行捕获，再通过控制编程可调电容3的数值实现精确地谐振频率校准，这样就可以实现无人工干预的全自动化谐振频率校准，且调节地很精确。
与本申请相配的通讯主机基于PPM脉冲位置调制原理进行波形的捕获、接收处理，基于移频键控(FSK)进行应答发送，低频载波信号可以有效穿透通讯从机外壳，因此可以获得优异的通讯速率和通讯距离。针对植入式医疗器械，通讯载波频率为134.2khz。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述主控单片机1与集成芯片2通过SPI总线通讯连接。通过SPI总线通讯，从而完成数据的交互和存储记忆，可提高通讯速率。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述集成芯片2集成有存储模块2-1、控制模块2-2、模拟前端2-3和电源管理模块2-4。
存储模块2-1负责信息的存储，主控单片机1与集成芯片2通讯，从而编程或读取存储模块2-1内的信息，存储模块2-1可将主控单片机1修改后的信息进行保存。通讯主机可以访问存储模块2-1，进行编程或读取信息，从而实现存储信息的交互。
控制模块2-2负责数据校验、保证数据准确性。控制模块2-2分别与存储模块2-1、模拟前端2-3通讯相连，控制模块2-2可以访问存储模块2-1，并将存储模块2-1的数据提供给主控单片机1，控制模块2-2向模拟前端2-3输出或捕获相应信号，并提供给主控单片机1。此外，控制模块2-2内嵌硬件CRC校验(循环冗余校验)计算引擎以及完善的传输协议，可对数据提供CRC校验，确保数据的正确性，提高了通讯的鲁棒性。
模拟前端2-3负责集成芯片2所需的有模拟功能。例如，集成芯片2处于工作状态时，它可以接收和发送信号，将通讯主机输入的载波能量进行整流耦合，然后将其存储在外部储能模块5中，从而为集成芯片2自身供电。模拟前端2-3还包含用于微调谐振电路的编程可调电容3和时钟再生器功能，该功能可从输入信号中捕获时钟频率并通过与主控单片机1的交互，校准谐振电路的载波频率，对电感耦合的载波信号进行带通滤波，并对载波进行放大、整形，从而保证数据的准确性。
电源管理模块2-4负责集成芯片2的电源控制，例如，主控单片机1控制集成芯2休眠、通讯主机载波信号唤醒集成芯片2，即在无需通讯时使集成芯片2不工作，从而降低芯片的功耗；在通讯主机载波信号唤醒集成芯片2后才开始工作。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述信号接收模块4为贴片微型电感。贴片微型电感靠近金属时的特性变化本身相对较小,因此，保证信号传输的准确性。此外，贴片微型电感体积小巧，舍弃了现有技术的绕制线圈和大多数元器件，进一步减小通讯从机的的体积。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述储能模块5为储能电容。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述存储模块2-1为电气可拭除可编程只读存储器。本申请使用的是126字节的EEPROM(Electrically Erasable Programmableread only memory)电气可拭除可编程只读存储器。主控单片机1可通过SPI总线与集成芯片2通讯，从而编程或读取EEPROM中的信息，EEPROM会将更改后的信息进行保存。通讯主机可通过载波信号访问EEPROM存储器编程或读取信息，从而实现存储信息的交互。在通讯主机编程或读取EEPROM信息的过程中，无需主控单片机1的SPI总线工作。
本申请的通讯从机尤其适用于用于多种体内植入式医用设备的低速通讯，包括心脏起搏器、去颤器、神经刺激器、植入式药泵等。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种植入式医疗器械无线近场通讯从机，其特征是，包含主控单片机（1）、集成芯片（2）、编程可调电容（3）、信号接收模块（4）和储能模块（5），所述主控单片机（1）与集成芯片（2）通讯连接，所述编程可调电容（3）与集成芯片（2）电性连接，所述信号接收模块（4）分别与编程可调电容（3）、储能模块（5）连接。
2.根据权利要求1所述的一种植入式医疗器械无线近场通讯从机，其特征是，所述主控单片机（1）与集成芯片（2）通过SPI总线通讯连接。
3.根据权利要求1所述的一种植入式医疗器械无线近场通讯从机，其特征是，所述集成芯片（2）集成有存储模块（2-1）、控制模块（2-2）、模拟前端（2-3）和电源管理模块（2-4）。
4.根据权利要求1所述的一种植入式医疗器械无线近场通讯从机，其特征是，所述信号接收模块（4）为贴片微型电感。
5.根据权利要求1所述的一种植入式医疗器械无线近场通讯从机，其特征是，所述储能模块（5）为储能电容。
6.根据权利要求3所述的一种植入式医疗器械无线近场通讯从机，其特征是，所述存储模块（2-1）为电气可拭除可编程只读存储器。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030114897A1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-06-19 | Von Arx Jeffrey A. | Implantable medical device with two or more telemetry systems |
| CN101917070A (zh) * | 2010-07-02 | 2010-12-15 | 罗倩倩 | 一种植入式医疗供电电路 |
| CN104147698A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-11-19 | 北京品驰医疗设备有限公司 | 一种低功耗植入式医疗系统及其降低运行功耗的方法 |
| CN107911139A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-04-13 | 乐普医学电子仪器股份有限公司 | 一种植入式医疗器械的无线通讯系统及方法 |
| CN112152675A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-29 | 维沃移动通信有限公司 | Nfc天线谐振频率调整电路、电子设备以及校准方法 |
-
2020
- 2020-12-31 CN CN202011622008.3A patent/CN112468189A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030114897A1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-06-19 | Von Arx Jeffrey A. | Implantable medical device with two or more telemetry systems |
| CN101917070A (zh) * | 2010-07-02 | 2010-12-15 | 罗倩倩 | 一种植入式医疗供电电路 |
| CN104147698A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-11-19 | 北京品驰医疗设备有限公司 | 一种低功耗植入式医疗系统及其降低运行功耗的方法 |
| CN107911139A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-04-13 | 乐普医学电子仪器股份有限公司 | 一种植入式医疗器械的无线通讯系统及方法 |
| CN112152675A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-29 | 维沃移动通信有限公司 | Nfc天线谐振频率调整电路、电子设备以及校准方法 |
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