CN203954469U - 一种心脏起搏器集成电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种心脏起搏器集成电路，属于医疗器械设备技术领域。包括逻辑控制模块、心电信号采集模块、脉冲发放模块及比较器，逻辑控制模块的输入端与外接的上位机的输出端相连，逻辑控制模块的第一输出端与心电信号采集模块的控制端相连，逻辑控制模块的第二输出端与脉冲发放模块的控制端相连；心电信号采集模块的输出端与比较器输入端相连，比较器的输出端与外接上位机的输入端相连。本实用新型和现有技术的原电路相比是电路元器件得到了大规模的减少，随着器件的减少，体积必定会缩减，而且从电路原理上来说也会是故障率大幅度降低，可靠性大幅度上升。
Description
技术领域
本实用新型属于医疗器械设备技术领域，具体涉及一种心脏起搏器集成电路。
背景技术
心脏起搏器能显著的改善心脏病人尤其是心动过缓病人的生活质量，延长病人寿命，由于起搏器是植入式器件，使用时需要植入体内，所以起搏器的体积大小决定着病人的基础感觉，小的体积可以让病人感觉更自然舒适。植入体内的医疗器械除了体积外，还有一个更为重要的指标，就是寿命，也就是起搏器的功耗，一个更小功耗的起搏器具有更长的寿命，相同能量下可以工作更长的时间，这样病人不用担心起搏器能量耗尽，更避免了由于能量耗尽而重新手术植入起搏器的风险，不但节省了资金而且省去了再次手术带来的诸多问题。
现有起搏器电路的构成比较复杂，而且现有起搏器的构成电路的体积占比基本达到了50％，由于电路由众多器件构成，所以电路结构十分复杂，相对来说故障率比较大，制造时的成品率相对较低，由于电路构造复杂，需要进行更多的测试，不管在原材料还是后续测试阶段花费的成本都比较高，不利于节约资源，同时由于电路结构特点，起搏器工作时间和处理的内容十分庞大，所以功耗会相对较高，而功耗对起搏器的寿命起着决定性的作用。
实用新型内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种心脏起搏器集成电路，该集成电路能够简化起搏器电路，减小了起搏器体积，也减少了材料的使用和工作时间，从而大幅度的提高了测试效率，降低了功耗，延长了起搏器的寿命。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种心脏起搏器集成电路，包括逻辑控制模块、心电信号采集模块、脉冲发放模块及比较器，逻辑控制模块的输入端与外接的上位机的输出端相连，逻辑控制模块的第一输出端与心电信号采集模块的控制端相连，逻辑控制模块的第二输出端与脉冲发放模块的控制端相连；心电信号采集模块的输出端与比较器输入端相连，比较器的输出端与外接的上位机的输入端相连。
心电信号采集模块包括心电信号放大电路和心电信号滤波电路，逻辑控制模块的第一输出端与心电信号放大电路的输入端相连，心电信号放大电路的输出端与心电信号滤波电路的输入端相连。
心电信号滤波电路的第一输出端上连接有心电信号幅度比较器，心电信号滤波电路的第一输出端与心电信号幅度比较器的第一输入端相连。
心电信号幅度比较器的输出端上连接有第一寄存器，第一寄存器的输出端与上位机相连。
心电信号滤波电路的第二输出端上还连接有模数转换器，模数转换器的输出端连接有第二寄存器，第二寄存器与上位机相连。
还包括电压生成模块和第三寄存器，电压生成模块的第一输出端与心电信号幅度比较模器的第二输入端相连，上位机与第三存储器的输入端相连，第三寄存器的输出端与电压生成模块的第一输入端相连。
脉冲发放模块包括倍压电路和充电电容，电压生成模块上还连接有第四寄存器，逻辑控制模块的第三输出端与第四寄存器的输入端相连，第四寄存器的输出端与电压生成模块的第二输入端相连，电压生成模块的第二输出端与倍压电路的输入端相连，倍压电路的输出端与充电电容的输入端相连，充电电容的输出端与用于对心脏放电的电极相连。
逻辑控制模块与上位机之间还设置通讯模块。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型的心脏起搏器集成电路，包括逻辑控制模块、心电信号采集模块、脉冲发放模块及比较器，该集成电路通过外接电极感知自身心跳信号，并将该心跳信号在比较器中与事先设置好的感知阈值进行比较，以判断心脏自身是否工作正常，如果检测到自身心脏信号大于感知阈值，则判断心脏正常工作，则暂时不发放起搏脉冲，以达到省电延长使用寿命的作用，如果检测到自身心脏信号小于感知阈值，则判断心跳未能正常工作，则及时发放起搏脉冲进行心脏起搏，保证心脏及时跳动。现有起搏器电路的构成比较复杂，而且现有起搏器的构成电路的体积占比基本达到了50％，而本实用新型将这些元件的功能集成形成电路，有效解决了现有起搏器电路元件繁多，测试复杂，耗时耗力、且不能有效缩减体积和功耗的问题。本实用新型的起搏器电路大为简化，材料和体积都很大程度的缩减，也显著的减少了上位机的工作时间，从而大幅度的降低了功耗，延长了起搏器的寿命，并且使测试效率得到极大的提高，符合起搏器未来发展方向。
附图说明
图1为本实用新型心脏起搏器集成电路的结构框图；
图2为本实用新型的心电信号采集模块的结构框图；
图3为本实用新型的脉冲发放模块结构框图。
其中：1为逻辑控制模块；2为比较器；3为心电信号采集模块；4为电压生成模块；5-1为第一寄存器；5-2为第二寄存器；5-3第三寄存器；5-4为第四寄存器；6为脉冲发放模块；7为第一开关；8为第二开关；9为心电信号放大电路；10为心电信号滤波电路；11为模数转换器；12为心电信号幅度比较器；13为倍压电路；14为充电电容；15为第三开关；16为第四开关；17为第五开关；18为通讯模块。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参见图1，描述了本实用新型的整体构成，包括逻辑控制模块1、心电信号采集模块3、脉冲发放模块6及比较器2。逻辑控制模块1的输入端与外接上位机的输出端相连，逻辑控制模块1的第一输出端与心电信号采集模块3的控制端相连，且在逻辑控制模块1的第一输出端与心电信号采集模块3的控制端之间设有第一开关7，逻辑控制模块1能够控制第一开关7将心电信号采集指令传输给心电信号采集模块3，使心电信号采集模块开始采集心电信号；心电信号采集模块3的输出端与比较器2的输入端相连，比较器2的输出端与上位机的输入端相连。其中，外接的上位机可以是CPU、控制器或单片机。
逻辑控制模块1的第二输出端与脉冲发放模块6的控制端相连，且在逻辑控制模块1的第二输出端与脉冲发放模块6之间设有第二开关8，逻辑控制模块1能够控制第二开关8将起搏脉冲发放指令传输给脉冲发放模块6，从而使脉冲发放模块开始发放起搏脉冲，即开关7和开关8受逻辑控制模块1的控制。
优选地，在逻辑控制模块1与上位机之间还设置通讯模块18，通讯模块18与上位机实现交互。逻辑控制模块1可以为继电器、开关或者比较器，能够实现对开关7和开关8的控制。
参见图2，还包括心电信号放大电路9和心电信号滤波电路10，心脏本身的心电信号与心电信号放大电路9的输入端相连，心电信号放大电路9的输出端与心电信号滤波电路10的输入端相连，心电信号滤波电路10的第一输出端上连接有心电信号幅度比较器12，心电信号滤波电路10的第一输出端与心电信号幅度比较器12的第一输入端相连，心电信号滤波电路10的输出端处设置第三开关15。心电信号幅度比较器12的输出端与上连接有第一寄存器5-1，心电信号幅度比较器12的输出端与第一寄存器5-1的输入端相连，第一寄存器5-1的输出端与上位机相连。
心电信号滤波电路10的第二输出端上还连接有模数转换器11，模数转换器11的输出端连接有第二寄存器5-2，第二寄存器5-2与上位机相连。还包括电压生成模块4和第三寄存器5-3，上位机与第三存储器5-3的输入端相连，第三寄存器5-3的输出端与电压生成模块4的输入端相连，电压生成模块4的第一输出端与心电信号幅度比较器12的第二输入端相连。
参见图3，脉冲发放模块6包括倍压电路13和充电电容14，电压生成模块4上还连接有第四寄存器5-4，逻辑控制模块1的输出端与第四寄存器5-4的输入端相连，第四寄存器5-4的输出端与电压生成模块4的第二输入端相连，电压生成模块4的第二输出端与倍压电路13的输入端相连，倍压电路13的输出端与充电电容14的输入端相连，充电电容14的输出端与用于对心脏放电的电极相连。倍压电路13和充电电容14之间的电路上设置第四开关16，在充电电容14和电极之间的电路上设置第五开关17。
本实用新型的集成电路，在工作时：
该集成电路通过逻辑控制模块1控制心电信号采集模块3采集自身心跳信号，并将该心跳信号在比较器2中与事先设置好的感知阈值进行比较，比较后的结果返回至上位机，在上位机判断心脏自身是否工作正常，如果检测到自身心脏信号大于感知阈值，则判断心脏正常工作，则暂时不发放起搏脉冲，持续该心电信号采集过程直至检测到自身心脏信号小于感知阈值，则判断心跳未能正常工作，则逻辑控制模块1控制脉冲发放模块6发放起搏脉冲进行心脏起搏，保证心脏及时跳动。具体为：如果检测到心脏自身不能正常搏动，或者上位机发送了起搏命令，则上位机将命令传送到逻辑控制模块1，逻辑控制模块1选择脉冲发放模块6开始工作，执行脉冲发放功能，同时逻辑控制模块1将起搏脉冲的参数传送到第三寄存器5-3中，电压生成模块4根据第三寄存器5-3的内容对起搏电压进行生成送往脉冲发放模块6，最后由脉冲发放模块6通过电极发送起搏脉冲刺激心脏，完成起搏过程。
若该集成电路执行心电数据采集功能时，逻辑控制模块1选择电信号放大电路9开始工作，心脏上的微弱心电信号进入心电信号放大电路9，将很小的心脏信号进行放大后，再进入心电信号滤波电路10进行滤波，此时，此时如果上位机发来的是心电数据采集命令，则逻辑控制模块1选择将心电信号滤波电路10的输出送入模数转换器11直接进行心电信号的采集，通过模数转换后的心电信号便存放在第二寄存器5-2中，上位机可根据需要从第二寄存器5-2中读取心电信号采集结果；如果上位机发送的是感知命令，则逻辑控制模块1会将进行滤波后的心电信号连接到心电信号幅度比较器12，此时，电压生成模块4会将第三寄存器5-3中存储的感知阈值转换成可比较电压并与滤波后心电信号在心电信号幅度比较器12内进行比较，并将比较结果暂存在第一寄存器5-1中，上位机读取第一寄存器5-1内容来判断是否继续发放起搏脉冲。
如果电路需要执行起搏命令，则逻辑控制模块1首先将起搏脉冲的参数存在第四寄存器5-4中，电压生成模块4根据第四寄存器5-4中的值生成基础电压，倍压电路13再对基础电压进行倍压处理，达到设定的起搏电压值后，逻辑控制模块1选择接通第四开关16将倍压电路的输出接入充电电容14进行充电，同时断开充电电容14与电极的连接第五开关17，当充电电容14电量充满时，逻辑控制模块断开第四开关16而闭合第五开关17，此时充电电容14上的电压便通过电极对心脏进行放电，从而完成一次心脏起搏。
本实用新型的心脏起搏器集成电路为了使起搏器体积更小，寿命更长，性能更可靠，更接近于国际发展方向，同时为了解决现有起搏器器件繁多、不利于设计和测试的问题，将现有起搏器的功能进行了划分，把起搏器除上位机外的功能进行了整合，该集成电路包含了以前起搏器电路的所有功能，而且预留了扩展功能，在使用扩展功能时不用增加任何器件，也不会对体积和功耗造成任何影响，不像以前的电路，如果新增功能，必须新增器件、扩大体积和增加产品功耗。
本实用新型和现有技术的原电路相比是电路元器件得到了大规模的减少，随着器件的减少，体积肯定会缩减，而且从电路原理上来说也会是故障率大幅度降低，可靠性大幅度上升。同时，本实用新型必然会使起搏器电路的元器件数量和成本大大的缩减，使得起搏器电路变得十分简洁，从而避免了大量器件的选择和检测筛选，而且节省了人员和大量检测设备，这样会使设计开发时间缩短以及生产程序简化，使起搏器的上市时间大量缩短，从而提高产品竞争力。而且集成电路相比一大堆的模拟集成电路势必会使可靠性得到很大的提高，这对于起搏器也尤为重要，而由于器件的减少，测试投入肯定也会降低，同时体积肯定会减小，更重要的是由于起搏器电路的简化加上该集成电路的功耗极低，势必会使起搏器的整体功耗得到极大的降低，使起搏器的寿命得到延长，从而使患者使用途中由于电能的耗尽而需要更换起搏器的风险极大程度降低，同时这也让起搏器生产过程的测试和质量管控相比现在都变得简单方便不少，为公司节省了大量的人力财力，而且为社会节省了资源，产生很好的社会效益。
Claims (8)
1.一种心脏起搏器集成电路，其特征在于，包括逻辑控制模块(1)、心电信号采集模块(3)、脉冲发放模块(6)及比较器(2)，逻辑控制模块(1)的输入端与外接的上位机的输出端相连，逻辑控制模块(1)的第一输出端与心电信号采集模块(3)的控制端相连，逻辑控制模块(1)的第二输出端与脉冲发放模块(6)的控制端相连；心电信号采集模块(3)的输出端与比较器(2)输入端相连，比较器(2)的输出端与外接的上位机的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种心脏起搏器集成电路，其特征在于，心电信号采集模块(3)包括心电信号放大电路(9)和心电信号滤波电路(10)，逻辑控制模块(1)的第一输出端与心电信号放大电路(9)的输入端相连，心电信号放大电路(9)的输出端与心电信号滤波电路(10)的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的一种心脏起搏器集成电路，其特征在于，心电信号滤波电路(10)的第一输出端上连接有心电信号幅度比较器(12)，心电信号滤波电路(10)的第一输出端与心电信号幅度比较器(12)的第一输入端相连。
4.根据权利要求3所述的一种心脏起搏器集成电路，其特征在于，心电信号幅度比较器(12)的输出端上连接有第一寄存器(5-1)，第一寄存器(5-1)的输出端与上位机相连。
5.根据权利要求3所述的一种心脏起搏器集成电路，其特征在于，心电信号滤波电路(10)的第二输出端上还连接有模数转换器(11)，模数转换器(11)的输出端连接有第二寄存器(5-2)，第二寄存器(5-2)与上位机相连。
6.根据权利要求5所述的一种心脏起搏器集成电路，其特征在于，还包括电压生成模块(4)和第三寄存器(5-3)，电压生成模块(4)的第一输出端与心电信号幅度比较模器(12)的第二输入端相连，上位机与第三存储器(5-3)的输入端相连，第三寄存器(5-3)的输出端与电压生成模块(4)的第一输入端相连。
7.根据权利要求6所述的一种心脏起搏器集成电路，其特征在于，脉冲发放模块(6)包括倍压电路(13)和充电电容(14)，电压生成模块(4)上还连接有第四寄存器(5-4)，逻辑控制模块(1)的第三输出端与第四寄存器(5-4)的输入端相连，第四寄存器(5-4)的输出端与电压生成模块(4)的第二输入端相连，电压生成模块(4)的第二输出端与倍压电路(13)的输入端相连，倍压电路(13)的输出端与充电电容(14)的输入端相连，充电电容(14)的输出端与用于对心脏放电的电极相连。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的一种心脏起搏器集成电路，其特征在于，逻辑控制模块(1)与上位机之间还设置通讯模块(18)。
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