一種體外控制器及其通信方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于與植入式醫(yī)療器械可靠通信的體外控制器及其通信方法，在體外控制器內(nèi)設(shè)置了用于斷開和閉合干簧管的可控交變磁場產(chǎn)生電路，當(dāng)需要體外控制器向植入式醫(yī)療器械傳送通信信息時，植入式醫(yī)療器械的開關(guān)模塊在可控交變磁場產(chǎn)生電路的作用下斷開和閉合，從而將通信脈沖序列信號轉(zhuǎn)換為交變磁場傳送至植入式醫(yī)療器械。與現(xiàn)有技術(shù)相比，不易受到外界環(huán)境中存在的磁場的干擾，避免了植入式醫(yī)療器械的誤動作，提高了半雙工串行通信的可靠性。并且，由于該信息為體外控制器的微處理器的通信脈沖信號觸發(fā)產(chǎn)生了交變磁場，該交變磁場可以包含多種控制信息傳送至植入式醫(yī)療器械內(nèi)，提高了信息傳輸量和傳輸效率。
【專利說明】一種體外控制器及其通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種植入式醫(yī)療系統(tǒng)，具體地說，涉及一種用于與植入式醫(yī)療器械可靠通信的體外控制器及其無線通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]植入式醫(yī)療系統(tǒng)通常包括植入式神經(jīng)電刺激系統(tǒng)(包括腦深部電刺激DBS，植入式腦皮層刺激CNS，植入式脊髓電刺激SCS，植入式骶神經(jīng)電刺激SNS，植入式迷走神經(jīng)電刺激VNS等)、植入式心臟電刺激系統(tǒng)(俗稱心臟起搏器)、植入式藥物輸注系統(tǒng)(IDDS)等。
[0003]以植入式神經(jīng)電刺激系統(tǒng)為例，主要包括植入體內(nèi)的脈沖發(fā)生器、電極以及體外的控制器。其中，脈沖發(fā)生器與電極相連接，從而將脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖傳輸?shù)诫姌O，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號由電極傳輸至特定神經(jīng)靶點進行電刺激，從而使人體機能恢復(fù)到正常運作的狀態(tài)。體外控制器包括醫(yī)生程控器、病人控制器。
[0004]其中，醫(yī)生程控器是醫(yī)生用來根據(jù)病人情況監(jiān)控調(diào)節(jié)體內(nèi)脈沖發(fā)生器的輸出參數(shù)的裝置，通常一個醫(yī)生程控器可用來控制多個脈沖發(fā)生器，醫(yī)生程控器可通過無線通信模式、磁性線圈或其他通信方式與植入病人體內(nèi)的脈沖發(fā)生器進行通信。
[0005]目前無線通信模式是植入式醫(yī)療系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，醫(yī)生可以使用體外控制器通過無線通信控制或查 詢植入式醫(yī)療器械的輸出?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了保證醫(yī)生需要使用體外控制器與植入式醫(yī)療器械在需要時能夠正常通信，通常將植入式醫(yī)療器械設(shè)置成上電后使其無線通信模塊始終處于高功率工作狀態(tài)，當(dāng)體外控制器向植入式醫(yī)療器械發(fā)出信息后，植入式醫(yī)療器械能夠及時收到該信息并做出回應(yīng)。
[0006]然而，由于植入式醫(yī)療系統(tǒng)的植入式醫(yī)療器械中的電池的能量是有限的，如果植入式醫(yī)療器械的無線通信模塊始終處于高功率工作狀態(tài)，耗能較大將大大縮短植入式醫(yī)療器械的使用壽命，對于患者來說不僅要承受更換植入式醫(yī)療器械的高昂費用，還要承受手
術(shù)的痛苦。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種不易受外界磁場干擾能夠與植入式醫(yī)療器械可靠通信的體外控制器。
[0008]根據(jù)本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，一種用于與植入式醫(yī)療器械可靠通信的體外控制器，包括:
[0009]電源；
[0010]微處理器，與所述電源相連接，用于產(chǎn)生通信脈沖序列信號；
[0011]S型磁場產(chǎn)生電路和N型磁場產(chǎn)生電路,用于產(chǎn)生S型磁場和N型磁場；
[0012]與所述S型磁場產(chǎn)生電路和N型磁場產(chǎn)生電路相連接的反相器，所述反相器的輸入端與所述微處理器輸出端相連接，用于將所述微處理器輸出的通信脈沖序列信號的相位反轉(zhuǎn)180度，使S型磁場產(chǎn)生電路和N型磁場產(chǎn)生電路中在同一時刻有且僅有一個電路處于工作狀態(tài)；
[0013]所述微處理器控制所述S型磁場產(chǎn)生電路和N型磁場產(chǎn)生電路產(chǎn)生S型或N型交變磁場用于控制植入式醫(yī)療器械內(nèi)的磁性開關(guān)的斷開和閉合，將所述通信脈沖序列信號轉(zhuǎn)換為交變磁場傳送至植入式醫(yī)療器械。
[0014]優(yōu)選地，所述S型磁場產(chǎn)生電路包括第一三極管、與所述第一三極管的集電極相連接的第一線圈、與所述第一線圈并聯(lián)連接于電源Vcc與第一三極管集電極之間的第一續(xù)流二極管，所述第一線圈用于當(dāng)?shù)谝蝗龢O管導(dǎo)通時產(chǎn)生S型磁場；
[0015]所述N型磁場產(chǎn)生電路包括第二三極管、與所述第二三極管的集電極相連接的第二線圈、與所述第二線圈并聯(lián)連接于電源Vcc與第二三極管集電極之間的第二續(xù)流二極管，所述第二線圈用于當(dāng)?shù)诙龢O管導(dǎo)通時產(chǎn)生N型磁場；
[0016]當(dāng)所述微處理器輸出高電平時，所述第二三極管關(guān)閉，所述第一三極管導(dǎo)通第一線圈產(chǎn)生S型磁場；當(dāng)所述微處理器輸出低電平時，所述第一三極管關(guān)閉，所述第二三極管導(dǎo)通第二線圈產(chǎn)生N型磁場，產(chǎn)生S型、N型交變磁場用于控制植入式醫(yī)療器械內(nèi)的磁性開關(guān)的斷開和閉合。
[0017]優(yōu)選地，所述S型磁場產(chǎn)生電路還包括連接在所述微處理器輸出端與第一三極管的基極之間的第一匹配電阻、相并聯(lián)連接在所述第一三極管的基極與發(fā)射極之間的第一電容和第一電阻，用于防止所述第一三極管產(chǎn)生誤脈沖。
[0018]優(yōu)選地，所述N型磁場產(chǎn)生電路還包括連接在所述反相器輸出端與第二三極管的基極之間的第二匹配電阻、相并聯(lián)連接在所述第二三極管的基極與發(fā)射極之間的第二電容和第二電阻，用于防止所述第二三極管產(chǎn)生誤脈沖。
[0019]優(yōu)選地，所述磁性開關(guān)為干簧管。
[0020]優(yōu)選地，所述體`外控制器為具有無線通信模塊、可與植入式脈沖發(fā)生器無線通信的病人控制器。
[0021]本發(fā)明提供了一種植入式醫(yī)療器械與體外控制器可靠通信的方法，包括如下步驟:
[0022]在作為信號發(fā)射端的體外控制器內(nèi)設(shè)置用于產(chǎn)生通信脈沖序列信號的微處理器以及與所述微處理器相連接的可控交變磁場產(chǎn)生電路；
[0023]在作為信號接收端的植入式醫(yī)療器械內(nèi)設(shè)置可在工作模式或省電模式之間切換的開關(guān)1吳塊；
[0024]當(dāng)所述體外控制器向植入式醫(yī)療器械傳送通信脈沖序列信號時，所述體外控制器的微處理器控制可控交變磁場產(chǎn)生電路使所述植入式醫(yī)療器械的開關(guān)模塊斷開或閉合，將所述通信脈沖序列信號轉(zhuǎn)換為交變磁場傳送至植入式醫(yī)療器械。
[0025]優(yōu)選地，所述的開關(guān)模塊為磁性開關(guān)。
[0026]優(yōu)選地，所述的開關(guān)模塊為干簧管。
[0027]優(yōu)選地，所述植入式醫(yī)療器械為植入式脈沖發(fā)生器，所述體外控制器為具有無線通信模塊、可與所述植入式脈沖發(fā)生器無線通信的病人控制器。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點是:由于本發(fā)明的體外控制器內(nèi)設(shè)置了用于斷開或閉合干簧管的可控交變磁場產(chǎn)生電路，當(dāng)需要體外控制器向植入式醫(yī)療器械傳送通信脈沖序列信號時，所述植入式醫(yī)療器械的開關(guān)模塊在可控交變磁場產(chǎn)生電路的作用下斷開或閉合，從而將體外控制器發(fā)出的通信脈沖序列信號傳輸至植入式醫(yī)療器械。與現(xiàn)有技術(shù)相比，不易受到外界環(huán)境中存在的磁場的干擾，避免了植入式醫(yī)療器械的誤動作，提高了半雙工串行通信的可靠性。并且，由于該信息為體外控制器的微處理器的通信脈沖序列信號觸發(fā)產(chǎn)生了交變磁場，該交變磁場可以包含多種控制信息傳送至植入式醫(yī)療器械內(nèi)，提高了信息傳輸量和傳輸效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]附圖1為植入式醫(yī)療器械和體外控制器的電路模塊示意圖；
[0030]附圖2為植入式醫(yī)療器械和體外控制器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]其中:
[0032]1、電源；2、微處理器；3、反相器；4、S型磁場產(chǎn)生電路；41、第一三極管；42、第一線圈；43、第一續(xù)流二極管；44、第一匹配電阻；45、第一電容；46、第一電阻；5、N型磁場產(chǎn)生電路；51、第二三極管；52、第二線圈；53、第二續(xù)流二極管；54、第二匹配電阻；55、第二電容；56、第二電阻；6、可控交變磁場產(chǎn)生電路、7、開關(guān)模塊；8、無線通信模塊；9、微處理器模塊；10、體外控制器；20、植入式醫(yī)療器械。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0034]如附圖1和附圖2所示，一種用于與植入式醫(yī)療器械可靠通信的體外控制器，包括:電源I ;微處理器2，微處理器2與所述電源I相連接，用于產(chǎn)生通信脈沖序列信號；反相器3，所述反相器3的輸入端與所述微處理器2輸出端相連接，用于將所述微處理器2輸出的通信脈沖序列信號的相位反轉(zhuǎn)180度，保證S型磁場產(chǎn)生電路和N型磁場產(chǎn)生電路中在同一時刻有且僅有一個電路處于工作狀態(tài)；S型磁場產(chǎn)生電路4和N型磁場產(chǎn)生電路5組成了交變磁場產(chǎn)生電路，用于控制植`入式醫(yī)療器械內(nèi)部的磁性開關(guān)的斷開和閉合，將所述通信脈沖序列信號轉(zhuǎn)換為交變磁場傳送至植入式醫(yī)療器械。本實施方式中，植入式醫(yī)療器械的磁性開關(guān)是干簧管。
[0035]在原有的技術(shù)方案中，干簧管的功能僅僅是用于將植入式醫(yī)療器械的無線通信模塊在工作模式或省電模式之間切換。通常情況下干簧管是斷開狀態(tài)，無線通信模塊處于省電模式。當(dāng)病人需要喚醒植入式醫(yī)療器械與體外控制器進行快速通信時，只需將永磁鐵靠近植入體內(nèi)的醫(yī)療器械，即可完成將植入式醫(yī)療器械由省電模式切換至工作模式。由于絕大部分時間干簧管處于打開狀態(tài)，使得微處理器模塊和無線通信模塊處于省電模式，大大節(jié)約了平時無需使用體外控制器進行無線程控時的電能消耗，延長了植入式醫(yī)療器械的使用壽命，具有較大的經(jīng)濟價值和使用價值，且保證了植入式醫(yī)療器械的實時響應(yīng)性。
[0036]然而，由于干簧管的工作特性，在磁場強度大于設(shè)定值時均會動作，因此易受外界磁場干擾而產(chǎn)生誤動作，并且通過開啟或關(guān)閉干簧管僅能傳輸由工作模式切換至省電模式，或者由省電模式切換至工作模式的信號，傳輸?shù)耐ㄐ判盘柕墓δ軉我?，無法傳輸較為復(fù)雜的控制信號。
[0037]而本發(fā)明中，在體外控制器內(nèi)設(shè)置了用于斷開或閉合干簧管的可控交變磁場產(chǎn)生電路，當(dāng)需要體外控制器向植入式醫(yī)療器械傳送通信脈沖序列信號時，植入式醫(yī)療器械的干簧管在可控交變磁場產(chǎn)生電路的作用下多次斷開或閉合，從而將體外控制器發(fā)出的通信脈沖序列信號轉(zhuǎn)換為交變磁場傳送至植入式醫(yī)療器械。與現(xiàn)有技術(shù)相比，不易受到外界環(huán)境中存在的磁場的干擾，避免了植入式醫(yī)療器械的誤動作，提高了半雙工串行通信的可靠性。并且，由于該信息為體外控制器的微處理器的通信脈沖序列信號觸發(fā)產(chǎn)生了交變磁場，該交變磁場可以包含多種控制信息傳送至植入式醫(yī)療器械內(nèi)，比如切換模式信息、開刺激、關(guān)刺激、設(shè)幅值、脈寬、頻率等控制信息，提高了信息傳輸量和傳輸效率。
[0038]S型磁場產(chǎn)生電路4與反相器3的輸入端相連接，S型磁場產(chǎn)生電路4包括第一三極管41、與所述第一三極管41的集電極相連接的第一線圈42、與所述第一線圈42并聯(lián)連接于高電平(Vcc)與第一三極管集電極之間的第一續(xù)流二極管43，所述第一線圈42用于當(dāng)?shù)谝蝗龢O管41導(dǎo)通時產(chǎn)生S型磁場。
[0039]N型磁場產(chǎn)生電路5與反相器3的輸出端相連接，N型磁場產(chǎn)生電路5包括第二三極管51、與所述第二三極管51的集電極相連接的第二線圈52、與所述第二線圈52并聯(lián)連接于高電平(Vcc)與第二三極管51集電極之間的第二續(xù)流二極管53，所述第二線圈52用于當(dāng)?shù)诙龢O管51導(dǎo)通時產(chǎn)生N型磁場。
[0040]當(dāng)微處理器2輸出高電平時，所述第二三極管51關(guān)閉，所述第一三極管導(dǎo)通41第一線圈42產(chǎn)生S型磁場；當(dāng)所述微處理器2輸出低電平時，所述第一三極管41關(guān)閉，所述第二三極管導(dǎo)51通第二線圈52產(chǎn)生N型磁場，產(chǎn)生S型、N型交變磁場用于控制植入式醫(yī)療器械內(nèi)的磁性開關(guān)的斷開和閉合。
[0041 ] S型磁場產(chǎn)生電路4還包括連接在所述微處理器2輸出端與第一三極管51的基極之間的第一匹配電阻44、相并聯(lián)連接在所述第一三極管41的基極與發(fā)射極之間的第一電容45和第一電阻46，用于防止所述第一三極管41產(chǎn)生誤脈沖。
[0042]N型磁場產(chǎn)生電路5還包括連接在所述反相器3輸出端與第二三極管51的基極之間的第二匹配電阻54、相并聯(lián)連接在所述第二三極管51的基極與發(fā)射極之間的第二電容55和第二電阻56，用于防`止所述第二三極管51產(chǎn)生誤脈沖。
[0043]當(dāng)體外控制器無需向植入式醫(yī)療器械發(fā)送通信信號時，可通過關(guān)閉反向器3上的使能端使S型磁場產(chǎn)生電路4和N型磁場產(chǎn)生電路5均關(guān)斷，能夠更加節(jié)約能耗。
[0044]體外控制器為具有無線通信模塊、可與植入式脈沖發(fā)生器無線通信的病人控制器。
[0045]本發(fā)明還提供了一種植入式醫(yī)療器械與體外控制器可靠通信的方法，包括如下步驟:
[0046]在作為信號發(fā)射端的體外控制器10內(nèi)設(shè)置用于產(chǎn)生通信脈沖序列信號的微處理器2以及與所述微處理器2相連接的可控交變磁場產(chǎn)生電路6 ；
[0047]在作為信號接收端的植入式醫(yī)療器械20內(nèi)設(shè)置可切換微處理器模塊9及無線通信模塊8至工作模式或省電模式的開關(guān)模塊7 ；
[0048]當(dāng)所述體外控制器10向植入式醫(yī)療器械20傳送通信脈沖序列信號時，所述植入式醫(yī)療器械20的開關(guān)模塊7在可控交變磁場產(chǎn)生電路6的作用下斷開或閉合，將體外控制器10發(fā)出的通信脈沖序列信號轉(zhuǎn)換為交變磁場傳送至植入式醫(yī)療器械20。
[0049]比如通信脈沖序列信號為8個bit，則通過脈沖0、1不同的組合，可由體外控制器10將不同的通信控制信息傳送至植入式醫(yī)療器械20內(nèi)，提高了信息傳輸量和傳輸效率。[0050]本實施方式中開關(guān)模塊7為干簧管，在其他實施例中也可以是其他可由設(shè)定磁場斷開或閉合的磁性開關(guān)。
[0051]所述植入式醫(yī)療器械20為植入式脈沖發(fā)生器，所述體外控制器10為具有無線通信模塊、可與植入式脈沖發(fā)生器無線通信的病人控制器。
[0052]以上對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述。本文中對于本發(fā)明的描述是說明性的，因而本發(fā)明的范圍不應(yīng)限制于上述【具體實施方式】。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚，在不脫離本發(fā)明的主旨或本質(zhì)特 征的情況下，對上述【具體實施方式】進行其他變形或改變，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于與植入式醫(yī)療器械可靠通信的體外控制器，其特征在于，包括: 電源； 微處理器，與所述電源相連接，用于產(chǎn)生通信脈沖序列信號； S型磁場產(chǎn)生電路和N型磁場產(chǎn)生電路,用于產(chǎn)生S型磁場和N型磁場； 與所述S型磁場產(chǎn)生電路和N型磁場產(chǎn)生電路相連接的反相器，所述反相器的輸入端與所述微處理器輸出端相連接，用于將所述微處理器輸出的通信脈沖序列信號的相位反轉(zhuǎn)180度，使S型磁場產(chǎn)生電路和N型磁場產(chǎn)生電路中在同一時刻有且僅有一個電路處于工作狀態(tài)； 所述微處理器控制所述S型磁場產(chǎn)生電路和N型磁場產(chǎn)生電路產(chǎn)生S型或N型交變磁場用于控制植入式醫(yī)療器械內(nèi)的磁性開關(guān)的斷開和閉合，將所述通信脈沖序列信號轉(zhuǎn)換為交變磁場傳送至植入式醫(yī)療器械。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于與植入式醫(yī)療器械可靠通信的體外控制器，其特征在于，所述S型磁場產(chǎn)生電路包括第一三極管、與所述第一三極管的集電極相連接的第一線圈、與所述第一線圈并聯(lián)連接于電源Vcc與第一三極管集電極之間的第一續(xù)流二極管，所述第一線圈用于當(dāng)?shù)谝蝗龢O管導(dǎo)通時產(chǎn)生S型磁場； 所述N型磁場產(chǎn)生電路包括第二三極管、與所述第二三極管的集電極相連接的第二線圈、與所述第二線圈并聯(lián)連接于電源Vcc與第二三極管集電極之間的第二續(xù)流二極管，所述第二線圈用于當(dāng)?shù)诙?極管導(dǎo)通時產(chǎn)生N型磁場； 當(dāng)所述微處理器輸出高電平時，所述第二三極管關(guān)閉，所述第一三極管導(dǎo)通第一線圈產(chǎn)生S型磁場；當(dāng)所述微處理器輸出低電平時，所述第一三極管關(guān)閉，所述第二三極管導(dǎo)通第二線圈產(chǎn)生N型磁場，產(chǎn)生S型、N型交變磁場用于控制植入式醫(yī)療器械內(nèi)的磁性開關(guān)的斷開和閉合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于與植入式醫(yī)療器械可靠通信的體外控制器，其特征在于，所述S型磁場產(chǎn)生電路還包括連接在所述微處理器輸出端與第一三極管的基極之間的第一匹配電阻、相并聯(lián)連接在所述第一三極管的基極與發(fā)射極之間的第一電容和第一電阻，用于防止所述第一三極管產(chǎn)生誤脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于與植入式醫(yī)療器械可靠通信的體外控制器，其特征在于，所述N型磁場產(chǎn)生電路還包括連接在所述反相器輸出端與第二三極管的基極之間的第二匹配電阻、相并聯(lián)連接在所述第二三極管的基極與發(fā)射極之間的第二電容和第二電阻，用于防止所述第二三極管產(chǎn)生誤脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于與植入式醫(yī)療器械可靠通信的體外控制器，其特征在于，所述磁性開關(guān)為干簧管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于與植入式醫(yī)療器械可靠通信的體外控制器，其特征在于，所述體外控制器為具有無線通信模塊、可與植入式脈沖發(fā)生器無線通信的病人控制器。
7.—種植入式醫(yī)療器械與體外控制器可靠通信的方法，其特征在于，包括如下步驟: 在作為信號發(fā)射端的體外控制器內(nèi)設(shè)置用于產(chǎn)生通信脈沖序列信號的微處理器以及與所述微處理器相連接的可控交變磁場產(chǎn)生電路； 在作為信號接收端的植入式醫(yī)療器械內(nèi)設(shè)置可在工作模式或省電模式之間切換的開關(guān)豐吳塊； 當(dāng)所述體外控制器向植入式醫(yī)療器械傳送通信脈沖序列信號時，所述體外控制器的微處理器控制可控交變磁場產(chǎn)生電路使所述植入式醫(yī)療器械的開關(guān)模塊斷開或閉合，將所述通信脈沖序列信號轉(zhuǎn)換為交變磁場傳送至植入式醫(yī)療器械。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種植入式醫(yī)療器械與體外控制器可靠通信的方法，其特征在于，所述的開關(guān)模塊為磁性開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種植入式醫(yī)療器械與體外控制器可靠通信的方法，其特征在于，所述的開關(guān)模塊為干簧管。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種植入式醫(yī)療器械與體外控制器可靠通信的方法，其特征在于，所述 植入式醫(yī)療器械為植入式脈沖發(fā)生器，所述體外控制器為具有無線通信模塊、可與所述植入式脈沖發(fā)生器無線通信的病人控制器。
【文檔編號】A61M31/00GK103801000SQ201210457966
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月14日
【發(fā)明者】孫國祥 申請人:蘇州景昱醫(yī)療器械有限公司