CN1861210B - 植入式电刺激器的最佳化定位传能装置 - Google Patents
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Abstract
一种植入式电刺激器的最佳化定位传能装置，是利用一外部最佳化能量回授控制无线传能定位装置的设计，透过外部天线可调式能量传送方式，自动侦测最佳传能位置，并透过无线回授控制方式提供最佳化无线传能所需的能量，使植入式电刺激器正确有效率地执行神经肌肉刺激的动作。
Description
技术领域
本发明是有关于一种植入式电刺激器的定位传能装置：特别是有关于一种以无线能量回授控制方式决定最佳化传递能量及植入式电刺激器的传能位置的定位传能装置。
背景技术
电刺激器定结合中国传统的点穴疗法(Point Percussion Therapy)及西方的经皮神经电刺激(TENS-Transcutaneous Electrical NerveStimulation)的原理，利用微量电流刺激特定的穴道或肌肉，达到保健养身的功效，也就是由适当强度频率的电流，连续、轻柔的刺激神经、肌肉和细胞，来激发身体自疗的机制。临床上使用的治疗方法，分为经皮神经电刺激(TENS)和肌肉电刺激(Electrical Muscle Stimulation，EMS)两种。
电刺激的发展，已广为运用于复建的功能，而由于近来微电子技术、微机电技术、生物材料与土物相容性封装技术的突破，使得电刺激器得以趋向微小化、可植入的型式。
图1是一种已知的植入式电刺激装置1，是包括一体内电刺激模组10及一体外传能模组12；前述体内电刺激模组10是具有一电路板100，一体内传能传讯线圈102及一对正、负电极104是安置于前述电路板100上，以及一生物相容性高分子层106包覆整个前述体内电刺激模组10。前述体外传能模组12是包含一体外控制模组120及一体外传能传讯线圈122。前述体外控制模组120驱动前述体外传能传讯线圈122，以发射无线能量。前述体内传能传讯线圈102接收前述无线能量，由前述电路板100将接收能量转换成电压源，施予在前述正、负电极104，以产生电刺激电流。
据上述，已知的植入式电刺激器乃是从外部天线模组将能量透过无线射频(RF，Radio Frequency)方式传送到体内植入式电刺激元件，其内部电子零件接收到能量的信号后，会自动产生电刺激的动作，而非使用电源线穿透皮肤的方式来进行神经肌肉刺激，透过此种方式可降低外部的伤口感染的机率。然而，目前国内外植入式电刺激装置，是以天线单向传送的方式来提供植入式电刺激装置所需的能量。也就是说，透过外部传能天线将能量传递到体内电刺激模组，进行神经肌肉刺激。此种传能方式的设计会因植入的电刺激元件的偏移或作用时周遭环境的电磁干扰，使得传能电路的特性改变，导致传送过多的能量造成植入式电刺激元件发热，或者传送过少的能量而无法正常上作，或产生误动作，进而对人体产生不必要的伤害。此外是否能有效的侦测出植入式电刺激元件的位置，提供有效的能量传输，也是目前国内外植入式电刺激器普遍遭遇的问题。
简言之，目前已知的植入式电刺激器的传能方式具有以下的缺点：
1.不易侦测到植入式电刺激器的正确位置。
2.传能功率不易控制。
3.容易因为周遭的电磁干扰，而改变传能电路的特性。
据此，亟待提供一种植入式电刺激器的最佳化传能定位装置，以解决已知植入式电刺激器的缺点。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种植入式电刺激器的最佳化定位传能装置，其是透过无线回授控制方式提供最佳化无线传能所需的能量及侦测出最佳的传能位置，使植入式电刺激器正确有效的执行神经肌肉刺激的动作。
本发明的另一目的是提供一种植入式电刺激器的最佳化定位传能装置，是利用最佳化无线传能定位设计，使得植入式电刺激器整体使用上更具舒适性、安全性及高可靠度。
本发明的又一目的是提供一种植入式元件的最佳化定位传能装置，可提供所有内植式元件最佳的无线传能解决方案。
根据以上所述的目的，本发明提供一种植入式电刺激器的最佳化定位传能装置，其特征在于，其包括：
一外部传能模组，是置于生物体外部，是具有一第一传能天线、一第一无线射频介面电路、一可调式功率控制电路及一输出控制电路；其中前述第一传能天线是用以无线传送能量，前述第一无线射频介面电路是用以驱动前述第一传能天线发射能量及将前述第一传能天线接收的一感测信号转换成一第一电子信号，前述可调式功率控制电路根据前述第一电子信号，决定最佳传能功率控制模式，前述输出控制电路根据前述最佳传能功率控制模式，输出一相应输出信号予前述第一无线射频介面电路，以驱动前述第一传能天线进行无线传能；及
一内部植入模组，是植入于前述生物体内部，是具有一第二传能天线、一第二无线射频介面电路、一回授调变控制电路及一电刺激控制电路；其中前述第二传能天线接收前述第一传能天线发射的能量，前述第二无线射频介面电路将前述接收的能量转换成一第二电子信号，以传送至前述回授调变控制电路，前述回授调变控制电路根据前述第二电子信号，以判断是否驱动前述电刺激控制电路或产生一回授信号。
其中前述外部传能模组还包含一显示装置，是根据前述最佳传能功率控制模式，以显示前述第一传能天线的最佳方位及最佳发射能量。
其中前述回授调变控制电路是具有一储能电容、一模拟数字转换器、一中央微处理器及一负载调变电路，前述储能电容是将前述第二电子信号转换成一电压准位，前述模拟数字转换器用以侦测前述电压准位，前述中央微处理器根据前述电压准位，决定欲传送的前述回授信号，并启动前述负载调变电路传送前述回授信号。
其中前述回授调变控制电路是具有一储能电容、一模拟数字转换器、一中央微处理器及一负载调变电路，前述储能电容是将前述第二电子信号转换成一电压准位，前述模拟数字转换器用以侦测前述电压准位，前述中央微处理器根据前述电压准位，决定欲传送的前述回授信号，并启动前述负载调变电路传送前述回授信号。
其中前述可调式功率控制电路是根据前述回授信号，判断出前述植入式电刺激器与前述第一传能天线的倾斜角及距离，以决定前述最佳传能功率控制模组。
其中前述可调式功率控制电路是根据前述回授信号，判断出前述第二传能天线与前述第一传能天线的倾斜角及距离，以决定前述最佳传能功率控制模组。
本发明一种植入式电子元件的最佳化定位传能方法，其特征在于，其包括：
启动具有一传能天线的一外部传能模组，以使前述传能天线发射能量；
一内部植入模组接收前述能量，根据前述能量判断是否驱动前述植入式电子元件或产生一回授信号；
前述外部传能模组接收前述回授信号，以决定最佳传能功率控制模式；及
外部传能模组根据前述最佳传能功率控制模式，以传送能量。
其中还包含前述外部传能模组未接收到前述回授信号时，调整前述传能天线的位置，直至接收到前述回授信号。
其中前述外部传能模组接收前述回授信号后，根据前述回授信号，判断前述植入式电子元件与前述传能天线的位置及距离，以决定前述最佳传能功率控制模式。
其中还包含根据前述最佳传能功率控制模式，以显示出前述传能天线的最佳方位及最佳发射能量。
附图说明
本发明的目的及诸多优点由以下具体实施例的详细说明，并参照附图，将趋于明了，其中：
图1是传统植入式电刺激装置的组合构件示意图；
图2是本发明植入式电刺激器的最佳化定位传能装置的功能方块图；及
图3是本发明植入式电刺激器的最佳化定位传能装置的工作流程图。
具体实施方式
图2是本发明植入式电刺激器的最佳化定位传能装置的一具体实施例的功能方块图。图3是图2的植入式电刺激器的最佳化定位传能装置的工作流程图。在此一具体实施例中，植入式电刺激器的最佳化定位传能装置2是包括一外部传能模组20及一内部植入模组22。前述外部传能模组20是置于生物体外部，而前述内部植入模组22是植入于生物体内。前述外部传能模组20是包含一第一传能天线201、一第一无线射频(RF，RadioFrequency)介面电路202、一可调式功率控制电路203、一输出控制电路204及一显示装置205。前述内部植入模组22是包含一第二传能天线221、一第二无线射率介面电路222、一回授调变控制电路223及一电刺激控制电路224；其中前述回授调变控制电路223还包含一储能电容2231、一模拟数字转换器(Analog-to-Digital converter，ADC)2232、一中央微处理器(Micro-Central-Unit，MCU)2233及负载调变电路2234。前述第一传能天线201是用以无线传送能量，前述第一无线射频介面电路202是用以驱动前述第一传能天线201发射能量及将前述第一传能天线201接收的一感测信号转换成一第一电子信号，前述可调式功率控制电路203根据前述第一电子信号，决定最佳传能功率控制模式，前述输出控制电路204根据前述最佳传能功率控制模式，输出一相应输出信号予前述第一无线射频介面电路202，以驱动前述第一传能天线201进行无线传能。前述第二传能天线221接收前述第一传能天线201发射的能量，前述第二无线射频介面电路222将前述接收的能量转换成一第二电子信号，并传送至前述回授调变控制电路223。前述中央微处理器2233根据前述第二电子信号，判断接收的能量是否足够启动前述电刺激控制电路224。若是，则开始进行电刺激。若否，则根据前述第二电子信号产生一回授信号，经由前述第二传能天线221传送出去，由前述第一传能天线201接收，以形成前述感测信号。但当前述第一传能天线201未侦测到有回投信号回传时，则进一步调整前述第一传能天线201的位置，直至侦测到有回授信号回传。
以下将参照图2及配合图3，对于前述植入式电刺激器的最佳化定位传能装置2的工作原理及工作流程予以详细说明如下。
首先，在步骤300，启动前述外部传能模组20，即将前述第一传能天线201靠近前述内部植入模组22，进行无线传能。接着，在步骤301，前述内部植入模组22的前述第二传能天线221接收前述无线射频能量，并经由前述第二无线射频介面电路222将前述无线射频能量转换成前述第二电子信号，并传送至前述回授调变控制电路223，而由前述中央微处理器2233根据前述第二电子信号，判断前述能量是否足够启动前述电刺激控制电路224。若是，则进入步骤311，启动前述电刺激控制电路224，开始进行电刺激。若否，则进入步骤302，由前述回授调变控制电路223上的模拟数字转换器2232侦测前述储能电容2231的电压准位，接着，在步骤303，前述回授调变控制电路223的微处理器2233根据前述储能电容2231的电压准位，决定欲传送的回授信号，之后，在步骤304，启动前述回授调变控制电路223的负载调变电路2234传送前述回授信号。接着，在步骤305，前述外部传能模组20即透过前述第一传能天线201侦测前述回授信号。当前述第一传能天线201未侦测到回授信号时，进行步骤306，细部调整前述第一传能天线201的位置，接着重复步骤300至305，直至前述第一传能天线201侦测到回授信号。当前述第一传能天线201侦测到回授信号时，进入步骤307，前述第一无线射频介面电路202将前述回授信号转换成前述第一电子信号，并将前述第一电子信号传送至前述可调式功率控制电路203，前述可调式功率控制电路203即根据前述第一电子信号，判断前述第二传能天线221与前述第一传能天线201的倾斜角、距离等参数。在步骤308，前述可调式功率控制电路203再根据前述参数，决定最佳传能功率控制模式。接着，在步骤309，前述输出控制电路204，例如数字控制电路，根据前述最佳传能功率控制模式，输出一相应输出信号予前述第一无线射频介面电路202，以驱动前述第一传能天线201进行无线传能。接着，进行步骤301及步骤310，由前述第二无线射频介面电路222将接收能量转换成第二电子信号，并根据此第二电子信号判断目前接收的能量是否足够启动电刺激控制电路224。若是，进入步骤311，启动前述电刺激控制电路224，开始进行电刺激。若否，则动覆步骤302至309，直至可启动前述电刺激控制电路224。再者，步骤308所决定出的前述最佳传能功率控制模式，可决定出前述第一传能天线201的最佳传能方位及最佳发射能量，并经由前述显示装置205，例如液晶显示器或发光二极管显示器，显示出来。使用者可根据所显示的前述第一传能天线201的最佳方位，再细部调整前述第一传能天线201的位置。
据上述，本发明植入式电刺激器的最佳化定位传能装置透过外部天线可调式能量传送方式自动侦测最佳的传能位置，并透过无线回授控制方式提供最佳化无线传能所需的能量，可正确有效将能量透过无线传能方式传递到植入式电刺激器，进而提升植入式电刺激器使用上的舒适性、安全性及方便性。本发明植入式电刺激器的最佳化定位传能装置另由两阶段使用方式的设计，降低产品使用上的复杂度，提升使用的方便性。本发明的最佳化定位传能装置并未仅限于结合植入式电刺激器使用，任何植入式电子元件均可采用。因此，本发明可提供所有内植式元件最佳的无线传能解决方案。
以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的申请专利范围内。
Claims (10)
1.一种植入式电刺激器的最佳化定位传能装置，其特征在于，其包括：
一外部传能模组，是置于生物体外部，是具有一第一传能天线、一第一无线射频介面电路、一可调式功率控制电路及一输出控制电路；其中前述第一传能天线是用以无线传送能量，前述第一无线射频介面电路是用以驱动前述第一传能天线发射能量及将前述第一传能天线接收的一感测信号转换成一第一电子信号，前述可调式功率控制电路根据前述第一电子信号，决定最佳传能功率控制模式，前述输出控制电路根据前述最佳传能功率控制模式，输出一相应输出信号予前述第一无线射频介面电路，以驱动前述第一传能天线进行无线传能；及
一内部植入模组，是植入于前述生物体内部，是具有一第二传能天线、一第二无线射频介面电路、一回授调变控制电路及一电刺激控制电路；其中前述第二传能天线接收前述第一传能天线发射的能量，前述第二无线射频介面电路将前述接收的能量转换成一第二电子信号，以传送至前述回授调变控制电路，前述回授调变控制电路根据前述第二电子信号，以判断是否驱动前述电刺激控制电路或产生一回授信号。
2.如权利要求1所述的植入式电刺激器的最佳化定位传能装置，其特征在于，其中前述外部传能模组还包含一显示装置，是根据前述最佳传能功率控制模式，以显示前述第一传能天线的最佳方位及最佳发射能量。
3.如权利要求1所述的植入式电刺激器的最佳化定位传能装置，其特征在于，其中前述回授调变控制电路是具有一储能电容、一模拟数字转换器、一中央微处理器及一负载调变电路，前述储能电容是将前述第二电子信号转换成-电压准位，前述模拟数字转换器用以侦测前述电压准位，前述中央微处理器根据前述电压准位，决定欲传送的前述回授信号，并启动前述负载调变电路传送前述回授信号。
4.如权利要求2所述的植入式电刺激器的最佳化定位传能装置，其特征在于，其中前述回授调变控制电路是具有一储能电容、一模拟数字转换器、一中央微处理器及一负载调变电路，前述储能电容是将前述第二电子信号转换成一电压准位，前述模拟数字转换器用以侦测前述电压准位，前述中央微处理器根据前述电压准位，决定欲传送的前述回授信号，并启动前述负载调变电路传送前述回授信号。
5.如权利要求1所述的植入式电刺激器的最佳化定位传能装置，其特征在于，其中前述可调式功率控制电路是根据前述回授信号，判断出前述植入式电刺激器与前述第一传能天线的倾斜角及距离，以决定前述最佳传能功率控制模组。
6.如权利要求2所述的植入式电刺激器的最佳化定位传能装置，其特征在于，其中前述可调式功率控制电路是根据前述回授信号，判断出前述第二传能天线与前述第一传能天线的倾斜角及距离，以决定前述最佳传能功率控制模组的控制模式。
7.一种植入式电子元件的最佳化定位传能方法，其特征在于，其包括：
启动具有一传能天线的一外部传能模组，以使前述传能天线发射能量；
一内部植入模组接收前述能量，根据前述能量判断是否驱动前述植入式电子元件或产生一回授信号；
前述外部传能模组接收前述回授信号，以决定最佳传能功率控制模式；及
外部传能模组根据前述最佳传能功率控制模式，以传送能量。
8.如权利要求7所述的植入式电子元件的最佳化定位传能方法，其特征在于，其中还包含前述外部传能模组未接收到前述回授信号时，调整前述传能天线的位置，直至接收到前述回授信号。
9.如权利要求7所述的植入式电子元件的最佳化定位传能方法，其特征在于，其中前述外部传能模组接收前述回授信号后，根据前述回授信号，判断前述植入式电子元件与前述传能天线的倾斜角及距离，以决定前述最佳传能功率控制模式。
10.如权利要求7所述的植入式电子元件的最佳化定位传能方法，其特征在于，其中还包含根据前述最佳传能功率控制模式，以显示出前述传能天线的最佳方位及最佳发射能量。
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