CN112972896A - 神经刺激系统的体外能控器 - Google Patents

Abstract

一种神经刺激系统的体外能控器，其通过射频方式对植入式神经刺激器传输电能并与之通讯，包括：输入装置，体外能控器通过该输入装置接收信息；天线模块，天线模块与植入式神经刺激器的刺激器天线进行射频耦合，从而向植入式神经刺激器发送包含电能和控制信息的输入信号，并能从植入式神经刺激器接收指令的数据；显示装置，用于显示数据、指令和输入信息；存储单元，其存储体运行程序、输入信息和数据；以及控制单元，所述控制单元分别连接输入装置、天线模块和显示装置，从而控制整个体外能控器的运行。本发明的神经刺激系统的体外能控器能够克服因短时通讯中断而导致的治疗失败，并使植入式神经刺激器获得稳定的供电。

Description

神经刺激系统的体外能控器

技术领域

本发明涉及神经刺激系统的体外能控器，其通过射频通讯与具有主控芯片的植入式神经刺激器一起构成神经刺激系统。

背景技术

包含有植入式神经刺激器的神经刺激系统已经在医疗领域广为应用。在这种系统中，植入式神经刺激器被植入到患者体内，以实现对病患部位的治疗。

传统的植入式神经刺激器需要自带电池供电。当电池电量耗尽后，就需要取出植入患者体内的神经刺激器，以便重新安装电池。此外，当医生需要更改治疗方案时，也需要取出植入患者体内的神经刺激器，以便重新配置治疗方案。所述治疗方案包括例如刺激脉冲的脉宽、频率等。这对于治疗周期较长的患者而言无疑是痛苦的。

为解决这种痛苦，已经出现了基于射频控制的神经刺激系统。中国发明专利CN104080509B和CN107789730B就公开了这样的神经刺激器系统。其中的植入式神经刺激器与体外能控器进行射频通讯和能量传输，由体外能控器实时提供电刺激脉冲来驱动植入式神经刺激器的刺激电极，从而向患者的治疗部位施加刺激信号；并由体外能控器向植入式神经刺激器提供射频电能，来维持植入式神经刺激器的运行。

相比于以往的植入式神经刺激系统，基于射频的神经刺激器可以获得无限的电能供应，因此无需担心电池耗尽的问题。而且，这种基于射频的植入式神经刺激器，可以根据治疗方案由体外能控器随时调整电刺激脉冲。因此无需担心因电池耗尽和更改治疗方案所导致的反复植入问题。

然而现有技术的这种基于射频的神经刺激系统还存在着诸多缺陷：

由于体外能控器要同时对植入式神经刺激器提供电能和输入信号(例如各种刺激脉冲序列)，还需要实时监控植入式神经刺激器的工作状态，可能导致无法实现对植入式神经刺激器的实时操作，这也对治疗过程产生不利影响。为解决这问题，CN107789730B采用了双频率工作模式，这样做的代价是增加了产品的复杂程度和制造成本，且可能导致植入式神经刺激器的体积增大。而这种体积增大显然不利于神经刺激器的植入。

此外，由于植入式神经刺激器的电刺激脉冲由体外能控器实时提供，因此必须确保植入患者体内的神经刺激器与体外能控器之间的可靠通讯。而这种通讯的可靠性会受到诸多因素的影响。例如，当体外能控器因某种因素远离患者时，或者当体外能控器受到意外冲击或受损时，哪怕是非常段的时间，都会对植入式神经刺激器的治疗过程产生不利的影响。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种神经刺激系统的体外能控器，其通过射频通讯与植入式神经刺激器一起构成神经刺激系统。该神经刺激系统还可以包括上位机软件，以方便操作设置。其特点是，植入式神经刺激器的运行控制不是由体外能控器来完成，而是由植入式神经刺激器中自带的主控芯片来实现的；体外能控器用于配置植入式神经刺激器的临床治疗参数和存储来自植入式神经刺激器的运行数据，并响应植入式神经刺激器的指令来调整发射功率。由此克服现有技术的植入式神经刺激器系统因需要实时通讯所带来的治疗安全性问题和产品复杂性问题。

本发明提供一种神经刺激系统的体外能控器，其通过射频方式对植入式神经刺激器传输电能并与之通讯，包括：输入装置，所述体外能控器通过所述输入装置接收信息；天线模块，所述天线模块与植入式神经刺激器的刺激器天线进行射频耦合，从而向植入式神经刺激器发送包含电能和控制信息的输入信号，并能从植入式神经刺激器接收指令的数据；显示装置，所述显示装置显示体外能控器的当前状态以及从输入装置输入的信息，还显示从植入式神经刺激器接收的数据和指令；存储单元，其存储体外能控器的运行程序、从输入装置输入的信息以及从植入式神经刺激器接收的数据；电源，用于为整个神经刺激系统的体外能控器供电；以及控制单元，所述控制单元分别连接所述输入装置、所述天线模块和所述显示装置，从而控制整个体外能控器的运行。

在上所述神经刺激系统的体外能控器中，优选地，从所述输入装置输入的信息包括配置所述体外能控器的信息、配置所述植入式神经刺激器的信息，以及向植入式神经刺激器读取数据的指令。

在上所述神经刺激系统的体外能控器中，优选地，所述输入装置具有刺激强度调节单元，能够以加减档的方式调节植入式神经刺激器的刺激强度。

在上所述神经刺激系统的体外能控器中，优选地，存储单元为非易失性存储器。

在上所述神经刺激系统的体外能控器中，优选地，从植入式神经刺激器接收的指令为调整体外能控器的发射功率的指令，所述控制单元根据该指令调整天线模块的发射功率。

在上所述神经刺激系统的体外能控器中，优选地，还具有从上位机接收指令和向上位机发送数据的上位机通讯模块，所述指令对用于对所述神经刺激系统的体外能控器进行配置或者对植入式神经刺激器进行配置；或者用于将所述神经刺激系统的体外能控器的各种数据以及来自植入式神经刺激器的数据传输给所述上位机。

在上所述神经刺激系统的体外能控器中，优选地，所述上位机具有上位机软件，用户可通过所述上位机软件向神经刺激系统的体外能控器发送指令，从而对神经刺激系统的体外能控器进行操作，或通过所述神经刺激系统的体外能控器对植入式神经刺激器进行操作，所述操作包括临床刺激参数进行设定、测量、编程、数据管理。优选地，所述数据管理涉及的数据包含神经刺激系统的体外能控器和植入式神经刺激器运行时产生的可测量的相关参数、修正数据和观察变量。

在上所述神经刺激系统的体外能控器中，优选地，所述上位机软件能够操作所述上位机来连接网络或内部服务器以进行程序和数据的备份、更新。

在上所述神经刺激系统的体外能控器中，优选地，所述神经刺激系统的体外能控器的上位机通讯模块为无线通讯模块，从而以无限通讯方式与所述上位机都进行命令和数据交换。

在上所述神经刺激系统的体外能控器中，优选地，所述无线通讯模块为蓝牙模块或WIFI模块。

本发明的神经刺激系统的体外能控器能够实现如下的有益技术效果：

由于无需向植入式神经刺激器发送实时的包含刺激电脉冲的刺激信号，而只需要提供射频电能，因此不会因突发的通讯中断或通讯不畅而导致治疗失败。

由于植入式神经刺激器选择在治疗间歇期或通讯不繁忙时向体外能控器发送这些数据，因此本发明的神经刺激系统的体外能控器可以进一步保证在需要通讯时保持通讯畅通，从而改善设备的性能。

本发明的神经刺激系统的体外能控器，由于能够从植入式神经刺激器接收调整发射功率的指令，并响应该指令调整天线模块的发射功率，因此可以使植入式神经刺激器得到稳定的电力供应，从而提高设备的可靠性。

本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1示出了包含有本发明的体外能控器的神经刺激系统的一个实施方案的原理框图。

图2示出了包含有本发明的体外能控器的神经刺激系统的另一个实施方案的原理框图。

图3示出了本发明的神经刺激系统的体外能控器的原理框图。

应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和外形，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。

在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等效的部分。

具体实施方式

现在将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。

图1示出了包含有本发明的体外能控器的神经刺激系统的一个实施方案的原理框图。如图1所示，该神经刺激系统包括植入式神经刺激器1、体外能控器2两个部分。

图2示出了包含有本发明的体外能控器的神经刺激系统的另一个实施方案的原理框图。相比于图1中的实施方案，图2的中的实施方案增加了上位机3。上位机不是必须的。增加上位机有助于改善人机交互功能，使得医生或患者可以更方便地操作神经刺激系统，也便于为神经刺激系统设置更加复杂的功能。

图3示出了本发明的神经刺激系统的体外能控器的原理框图。

如图1、图2所示，本发明的神经刺激系统的体外能控器2，通过射频方式对植入式神经刺激器1传输电能并与之通讯。如图3所示，本发明的神经刺激系统的体外能控器2包括：输入装置20，体外能控器2通过输入装置20接收信息；天线模块21，天线模块21与植入式神经刺激器1的刺激器天线进行射频耦合，从而向植入式神经刺激器1发送包含电能和控制信息的输入信号，并能从植入式神经刺激器1接收指令和数据；显示装置22，所述显示装置22显示体外能控器2的当前状态以及从输入装置20输入的信息，还显示从植入式神经刺激器1接收的数据和指令；存储单元23，其存储体外能控器2的运行程序、从输入装置20输入的信息以及从植入式神经刺激器1接收的数据；电源24，用于为整个神经刺激系统的体外能控器供电；以及控制单元25，所述控制单元控制分别连接输入装置20、天线模块21、电源24和显示装置22，从而控制整个体外能控器2的运行。

用户可以操作输入装置。从输入装置20输入的信息可以包括配置体外能控器2的信息、配置植入式神经刺激器1的信息，以及向植入式神经刺激器1读取数据的指令。此外，通过操作输入装置20，还可以显示体外能控器2本身的任何信息，包括存储单元23中存储的信息(例如来自植入式神经刺激器1的运行数据)。

输入装置20可以为按键、手写屏、语音输入麦克风等任何能够适合输入信息的装置。优选地，所述输入装置20具有刺激强度调节单元，能够以加减档的方式调节植入式神经刺激器1的刺激强度。所述刺激强度调节单元可以为加减档按键，或者屏幕显示虚拟按键。

显示装置22可以为液晶显示屏、LED显示器等任何能够显示信息的装置。

存储单元23优选为非易失性存储器，以便即使在断电后也能存储数据。这样，只需针对每个患者在每个治疗阶段开始前根据治疗方案对神经刺激系统的体外能控器2进行配置，即可适用于整个治疗阶段。因此，避免了需要医生对神经刺激系统的体外能控器2进行频繁的设置。

电源24可以为普通电池，也可以为充电电池。

上述从植入式神经刺激器1接收的指令为调整体外能控器的发射功率的指令，所述控制单元25根据该指令调整天线模块21的发射功率，以符合植入式神经刺激器1的运行需求。这种根据植入式神经刺激器1的运行需求来调整发射功率的方式，显然更有助于保证植入式神经刺激器1的可靠运行。

本发明的神经刺激系统的体外能控器2还可具有从上位机3接收指令和向上位机3发送数据的上位机通讯模块26，该指令对用于来神经刺激系统的体外能控器2进行配置或者对植入式神经刺激器2进行配置；或者用于将所述神经刺激系统的体外能控器2的各种数据以及来自植入式神经刺激器1的数据传输给所述上位机3。

上位机3可具有专用的上位机软件，用户可通过上位机软件向神经刺激系统的体外能控器2发送指令，从而对神经刺激系统的体外能控器2进行操作，或通过所述神经刺激系统的体外能控器2对植入式神经刺激器1进行操作，所述操作包括对临床刺激参数进行设定、测量、编程、数据管理。

上位机软件还可以操作上位机3来连接网络或内部服务器以进行程序和数据的备份、更新。

显然，上位机3及所包含的上位机软件可以提高操作的便利性，且有助于设置更加复杂的治疗方案。

本发明的神经刺激系统的体外能控器2的上位机通讯模块26可以为无线通讯模块，从而以无限通讯方式与所述上位机3进行命令和数据交换。显然，无限通讯方式可以使神经刺激系统的体外能控器2和上位机3之间的连接更加方便，从而提高操作的便利性和产品设计的简洁性。

上述的无线通讯模块可以为蓝牙模块。

本发明的神经刺激系统的体外能控器2常常设计成随身佩戴的形式，以便于能够随着患者运动到任何地方。这种随身佩戴的设计需要尽量降低产品的尺寸，因此其电池尺寸也会尽量减小，这就需要充分考虑装置的节能设计。蓝牙通讯具有低功耗的特点，能够很好地满足这种节能需求。

植入式神经刺激器1作为一种体内治疗设备，需要很高的安全性。即，要防止非法的操作者或非法体外控制设备干扰植入式神经刺激器1。蓝牙还提供两层密码保护，可以比较有效地防范这种非法侵入风险。

作为选择，上述无线通讯模块还可以为WIFI模块。根据治疗方案的不同，某些治疗方案可能产生大量的数据。这就增加了需要传输的数据量。WIFI通讯具有传输速度快，有助于满足这种需求。

本发明的神经刺激系统的体外能控器2，由于无需向植入式神经刺激器1发送实时的包含刺激电脉冲的刺激信号，而只需要提供射频电能，因此即使因突发事件导致通讯中断或通讯不畅也不会导致的治疗失败。

由于植入式神经刺激器1能够在治疗间歇期或通讯不繁忙时向体外能控器发送这些数据，因此本发明的神经刺激系统的体外能控器2可以进一步保证在需要通讯时保持通讯畅通，从而改善设备的性能。例如，在医生或患者操作体外能控器对植入式神经刺激器发送指令的同时，植入式神经刺激器不会向外发送数据，以确保通讯的畅通。

本发明的神经刺激系统的体外能控器2，由于从植入式神经刺激器接收调整发射功率的指令，并响应该指令调整天线模块的发射功率，因此可以使植入式神经刺激器1得到稳定的电力供应。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种神经刺激系统的体外能控器，其通过射频方式对植入式神经刺激器传输电能并与之通讯，包括：

输入装置，所述体外能控器通过所述输入装置接收信息；

天线模块，所述天线模块与植入式神经刺激器的刺激器天线进行射频耦合，从而向植入式神经刺激器发送包含电能和控制信息的输入信号，并能从植入式神经刺激器接收指令和数据；

显示装置，所述显示装置显示体外能控器的当前状态以及从输入装置输入的信息，还显示从植入式神经刺激器接收的数据和指令；

存储单元，其存储体外能控器的运行程序、从输入装置输入的信息以及从植入式神经刺激器接收的数据；

电源，用于为整个神经刺激系统的体外能控器供电；以及

控制单元，所述控制单元分别连接所述输入装置、所述天线模块和所述显示装置，从而控制整个体外能控器的运行。

2.根据权利要求1所述的神经刺激系统的体外能控器，其中从所述输入装置输入的信息包括配置所述体外能控器的信息、配置所述植入式神经刺激器的信息，以及向植入式神经刺激器读取数据的指令。

3.根据权利要求1所述的神经刺激系统的体外能控器，其中所述输入装置具有刺激强度调节单元，能够以加减档的方式调节植入式神经刺激器的刺激强度。

4.根据权利要求1所述的神经刺激系统的体外能控器，其中存储单元为非易失性存储器。

5.根据权利要求1所述的神经刺激系统的体外能控器，其中从植入式神经刺激器接收的指令为调整体外能控器的发射功率的指令，所述控制单元根据该指令调整天线模块的发射功率。

6.根据权利要求1所述的神经刺激系统的体外能控器，还具有从上位机接收指令和向上位机发送数据的上位机通讯模块，所述指令用于对所述神经刺激系统的体外能控器进行配置或者对植入式神经刺激器进行配置；或者用于将所述神经刺激系统的体外能控器的各种数据以及来自植入式神经刺激器的数据传输给所述上位机。

7.根据权利要求6所述的神经刺激系统的体外能控器，其中所述上位机具有上位机软件，用户可通过所述上位机软件向神经刺激系统的体外能控器发送指令，从而对神经刺激系统的体外能控器进行操作，或通过所述神经刺激系统的体外能控器对植入式神经刺激器进行操作，所述操作包括临床刺激参数进行设定、测量、编程、数据管理，所述数据管理涉及的数据包含神经刺激系统的体外能控器和植入式神经刺激器运行时产生的可测量的相关参数、修正数据和观察变量。

8.根据权利要求7所述的神经刺激系统的体外能控器，其中所述上位机软件能够操作所述上位机来连接网络或内部服务器以进行程序和数据的备份、更新。

9.根据权利要求7所述的神经刺激系统的体外能控器，其中所述神经刺激系统的体外能控器的上位机通讯模块为无线通讯模块，从而以无限通讯方式与所述上位机都进行命令和数据交换。

10.根据权利要求9所述的神经刺激系统的体外能控器，其中所述无线通讯模块为蓝牙模块或WIFI模块。

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