CN103801001B - 一种节能型植入式有源电子装置、***及无线通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能型植入式有源电子装置，包括微处理器模块、与所述微处理器模块相连接的治疗输出模块和第一无线通信模块，所述微处理器模块的中断触发引脚上连接有用于切换微处理器模块及第一无线通信模块由省电模式至工作模式的开关模块。本发明还公开了一种包括该节能型植入式有源电子装置的植入式医疗***及植入式医疗***的无线通信方法。与现有技术相比，由于绝大部分时间开关模块处于断开状态，使得微处理器模块和第一无线通信模块处于省电模式，大大节约了平时无需使用体外控制装置进行无线程控时的电能消耗，延长了植入式有源电子装置的使用寿命，具有较大的经济价值和使用价值，且保证了植入式有源电子装置的实时响应性。
Description
技术领域
本发明涉及有源电子装置、植入式医疗***，尤其是一种节能型具有无线通信功能的植入式有源电子装置、植入式医疗***及其无线通信方法。
背景技术
现有技术中，植入式有源电子装置植入人体内作为治疗或预防疾病的一种手段获得了越来越广泛的应用，有源电子装置可以是植入式电刺激***的可产生刺激脉冲的脉冲发生器、植入式传感器或植入式执行器。
植入式医疗***通常包括植入式神经电刺激***(包括脑深部电刺激DBS，植入式脑皮层刺激CNS，植入式脊髓电刺激SCS，植入式骶神经电刺激SNS，植入式迷走神经电刺激VNS等)、植入式心脏电刺激***(俗称心脏起搏器)、植入式药物输注***(IDDS)等。
以植入式神经电刺激***为例，植入式神经电刺激在神经功能失调治疗和神经损伤康复中具有重要的作用。植入式神经电刺激***通过在人体内诸如运动神经、感觉神经的特定神经处植入电极，来释放脉冲电刺激，以对特定神经进行刺激，从而使人体机能恢复到正常运作的状态。
植入式心脏起搏***通过起搏电极导线传输到心房或心室肌，使局部的心肌细胞受到刺激而兴奋，兴奋通过细胞间的传导扩散传布，导致整个心房和/或心室恢复正常的收缩。植入式心脏复律除颤***用较强的脉冲电流通过心脏来消除心律失常，使之恢复窦性心律。
植入式神经电刺激***主要包括植入体内的脉冲发生器、电极以及体外的控制装置。其中，脉冲发生器与电极相连接，从而将脉冲发生器所产生的脉冲传输到电极，脉冲发生器产生的脉冲信号由电极传输至特定神经靶点进行电刺激，从而使人体机能恢复到正常运作的状态。体外控制装置包括医生程控器、病人控制器。
其中，病人控制器是为病人配备的用来根据自己的情况控制开关或者调节体内脉冲发生器的输出参数的装置，病人通常仅能够在医生设置的调节范围内自行调节。医生程控器是医生用来根据病人情况监控调节体内脉冲发生器的输出参数的装置，通常一个医生程控器可用来控制多个脉冲发生器。病人控制器和医生程控器可通过无线通信模式、磁性线圈或其他通信方式与脉冲发生器进行通信。
目前无线通信模式是植入式医疗***发展的趋势，医生可以使用体外控制装置通过无线通信控制或查询植入式有源电子装置的参数和运行状态。现有技术中，为了保证医生需要使用体外控制装置与植入式有源电子装置在需要时能够正常通信，通常将植入式有源电子装置设置成上电后使其无线通信模块始终处于高功率工作状态，当体外控制装置向植入式有源电子装置发出信息后，植入式有源电子装置能够及时收到该信息并做出回应。
然而，由于植入式医疗***的植入式有源电子装置中的电池的能量是有限的，如果植入式有源电子装置的无线通信模块始终处于高功率工作状态，耗能较大将大大缩短植入式有源电子装置的使用寿命，对于患者来说不仅要承受更换植入式有源电子装置的高昂费用，还要承受手术的痛苦。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种大大降低能耗的植入式有源电子装置、无线通信植入式医疗***及其无线通信方法。
根据本发明所提供的技术方案，一种节能型植入式有源电子装置，包括电池、与电池相连接的微处理器模块、与所述微处理器模块相连接的治疗输出模块和用于第一无线通信模块，所述微处理器模块及第一无线通信模块均具有工作模式和省电模式至少两种模式，在所述工作模式下所述第一无线通信模块能够对体外控制装置进行无线侦听，在所述省电模式下所述第一无线通信模块处于省电的睡眠状态，所述微处理器模块的中断触发引脚上连接有用于切换微处理器模块及第一无线通信模块由省电模式至工作模式的开关模块。
优选地，所述开关模块由断开到闭合的状态变化触发微处理器模块处于工作模式，所述微处理器模块控制所述第一无线通信模块处于工作模式；所述微处理器模块执行完预设程序后自动恢复至省电模式，所述微处理器模块控制所述第一无线通信模块处于省电模式。
优选地，所述开关模块为磁性开关。
优选地，所述磁性开关为干簧管。
本发明还提供了一种植入式医疗***，包括体外控制装置及如上所述的节能型植入式有源电子装置，所述体外控制装置包括用于断开和闭合所述开关模块的开关控制模块。
优选地，所述开关控制模块为磁体。
优选地，所述植入式有源电子装置包括植入式脉冲发生器、植入式心脏起搏器或植入式药物输送器。
本发明还提供了一种植入式医疗***的无线通信方法，该植入式医疗***包括植入病人体内的植入式有源电子装置、与所述植入式有源电子装置无线通信的体外控制装置；
所述植入式有源电子装置包括电池、与电池相连接的微处理器模块、与所述微处理器模块相连接的治疗输出模块和第一无线通信模块，所述微处理器模块及第一无线通信模块均具有工作模式和省电模式至少两种模式，在所述工作模式下所述第一无线通信模块能够对体外控制装置进行无线侦听，在所述省电模式下所述第一无线通信模块处于省电的睡眠状态，所述微处理器模块的中断触发引脚上连接有用于切换微处理器模块及第一无线通信模块由省电模式至工作模式的开关模块；
所述体外控制装置包括可与所述第一无线通信模块通信的第二无线通信模块、用于断开和闭合开关模块的开关控制模块，当所述体外控制装置需要与植入式有源电子装置进行无线通信时，用所述开关控制模块闭合所述开关模块，使微处理器模块及第一无线通信模块处于工作模式；当所述植入式有源电子装置执行完软件预设的程序后，使微处理器模块及第一无线通信模块自动恢复至省电模式。
优选地，所述开关模块为磁性开关。
优选地，所述磁性开关为干簧管，所述开关控制模块为磁体。
与现有技术相比本发明的优点是：由于本发明在植入式有源电子装置的微处理器模块的中断触发引脚上连接有用于切换微处理器模块及第一无线通信模块由省电模式至工作模式的开关模块，在绝大部分时间内体外控制装置无需与植入式有源电子装置进行无线通信，因此在大部分时间内开关模块处于断开状态，此时微处理器模块和第一无线通信模块均处于省电模式，即第一无线通信模块并不对体外控制装置进行侦听，因此第一无线通信模块在省电模式下的工作电流极小能耗较低。
当体外控制装置需要与植入式有源电子装置进行无线通信时，用开关控制模块闭合开关模块使微处理器的中断触发引脚上高低电平发生变化，触发微处理器模块并控制第一无线通信模块处于工作模式。此时第一无线通信模块能够对体外控制装置进行无线侦听，当体外控制装置向植入式有源电子装置发送唤醒信号时，植入式有源电子装置能够及时收到并发出应答，从而实现双向无线通信。
与现有技术相比植入式有源电子装置实现了按需控制，大大节约了平时无需使用体外控制装置进行无线程控时的电能消耗，延长了植入式有源电子装置的电池使用寿命，具有较大的经济价值和使用价值。当医生需要使用体外控制装置对体内的植入式有源电子装置进行程控时，使用开关控制模块如永磁体等先将植入式有源电子装置的开关装置关闭，则将植入式有源电子装置唤醒使其进入工作模式，实现与体外控制装置的无线高速通信，在节省能耗的同时保证了植入式有源电子装置的实时响应性。
附图说明
附图1为本发明的植入式有源电子装置的开关模块在关闭状态下的模块示意图(工作模式)；
附图2为本发明的植入式有源电子装置的开关模块在开启状态下的模块示意图(省电模式)；
附图3为本发明的植入式医疗***模块示意图；
其中：
10、植入式有源电子装置；11、微处理器模块；12、治疗输出模块；13、第一无线通信模块；14、中断触发引脚；15、开关模块；20、体外控制装置；21、第二无线通信模块；22、开关控制模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
一种节能型植入式有源电子装置10，包括电池、与电池相连接的微处理器模块11、与所述微处理器模块11相连接的治疗输出模块12和第一无线通信模块13，所述微处理器模块11及第一无线通信模块13均具有工作模式和省电模式至少两种模式。
在工作模式下，第一无线通信模块能够对体外控制装置进行无线侦听，即此时如果体外控制装置向植入体内的有源电子装置10发送无线通信信号，植入式有源电子装置10能够及时收到并发出应答，从而实现双向无线通信。在省电模式下，第一无线通信模块处于省电的睡眠状态，即此时如果体外控制装置向植入体内的有源电子装置10发送无线通信信号，植入式有源电子装置10不能接收到该信号并向体外控制装置回复信号。
与现有技术不同的是，本发明的微处理器模块11的中断触发引脚14上连接有用于切换微处理器模块11及第一无线通信模块13由省电模式至工作模式的开关模块15。
具体地说，本发明的植入式有源电子装置10的微处理器模块11自身具有省电模式和工作模式至少两种模式，微处理器模块11具有一中断触发引脚14，该引脚由高电平切换至低电平或者由低电平切换至高电平即作为中断事件触发微处理器11在省电模式和工作模式之间切换。
如图1所示，开关模块15由断开到闭合的状态变化触发微处理器模块11处于工作模式，此时微处理器模块11控制所述第一无线通信模块13处于工作模式。
如图2所示，微处理器模块11执行完软件预设的程序后自动恢复至省电模式，且微处理器模块11控制第一无线通信模块13处于省电模式。
由于绝大部分时间体外控制装置20均无需与植入式有源电子装置10进行无线通信，因此绝大部分时间病人体内的开关模块15处于断开状态，使得微处理器模块11和第一无线通信模块13大部分时间处于省电模式。此时，第一无线通信模块13并不对体外控制装置20进行无线侦听处于睡眠状态，因此第一无线通信模块在省电模式下的工作电流极小能耗较低。
所述开关模块15为磁性开关，本实施方式中磁性开关为干簧管，干簧管在外部磁力的作用下可作为在高低电平之间可靠切换的开关使用。
如附图3所示，本发明还提供了一种植入式医疗***，包括体外控制装置20及具有上述开关模块15的节能型植入式有源电子装置10。
植入式有源电子装置10包括电池、与电池相连接的微处理器模块11、与所述微处理器模块11相连接的治疗输出模块12和第一无线通信模块13，所述微处理器模块11及第一无线通信模块13均具有工作模式和省电模式至少两种模式，所述微处理器模块11的中断触发引脚14上连接有用于切换微处理器模块11及第一无线通信模块13由至省电模式至工作模式的开关模块15。
体外控制装置20包括可与所述第一无线通信模块13通信的第二无线通信模块21、用于断开和闭合开关模块15的开关控制模块22。本实施方式中开关控制模块为永磁体。
根据应用在不同的植入式医疗***的不同，所述植入式有源电子装置10可为植入式脉冲发生器、植入式心脏起搏器、植入式执行器或植入式药物输送器。
本发明还提供了基于上述植入式医疗***的无线通信方法，当医生或病人需要使用体外控制装置20与植入式有源电子装置10进行无线通信时，用开关控制模块21即永磁体靠近植入式有源电子装置10使干簧管闭合，干簧管由断开至闭合的电平状态变化形成了中断事件，触发微处理器模块11并控制第一无线通信模块13处于工作模式，能够自动侦听到体外控制装置20向植入式有源电子装置10发出的无线信号并发出应答。
永磁体拿开植入式有源电子装置10后，植入式有源电子装置10内的干簧管立即断开，微处理器模块11执行完软件预设的程序后自动恢复至省电模式，且微处理器模块11控制第一无线通信模块13处于省电模式。此时，第一无线通信模块13并不对体外控制装置20进行无线侦听，第一无线通信模块13在省电模式下的工作电流极小，因此通常情况下植入式有源电子装置的能耗较低，大大节约了植入式有源电子装置的能耗。
图1和图2的开关模块15与中断触发引脚14相连接的一端接低电平，另一端接高电平。当然，也可以将开关模块15与中断触发引脚14相连接的一端接高电平，另一端接低电平。无论是由高电平到低电平还是由低电平到高电平，这种高低电平的状态变化对于微处理器模块11来说形成了一次中断事件，从而中断触发微处理器模块11及第一无线通信模块13在工作模式和省电模式之间切换。
本实施方式中，所述开关模块15为干簧管，所述开关控制模块22为永磁体，当医生或病人需要对植入式有源电子装置进行无线程控时，只需将该永磁体靠近病人的身体，干簧管在磁力的作用下可闭合或断开，形成一次中断事件从而触发微处理器模块11及第一无线通信模块13由省电模式切换至工作模式。
与现有技术相比，本发明的植入式有源电子装置实现了按需控制，大大节约了平时无需使用体外控制装置进行无线程控时的电能消耗，延长了植入式有源电子装置的电池使用寿命，具有较大的经济价值和使用价值。当医生需要使用体外控制装置对体内的植入式有源电子装置进行程控时，使用开关控制模块如永磁体等先将植入式有源电子装置的开关装置关闭，则将植入式有源电子装置唤醒使其进入工作模式，实现与体外控制装置的无线高速通信，在节省能耗的同时保证了植入式有源电子装置的实时响应性。
本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及实质的情况下，本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种节能型植入式有源电子装置，包括电池、与电池相连接的微处理器模块、与所述微处理器模块相连接的治疗输出模块和用于第一无线通信模块，其特征在于：所述微处理器模块及第一无线通信模块均具有工作模式和省电模式至少两种模式，在所述工作模式下所述第一无线通信模块能够对体外控制装置进行无线侦听，在所述省电模式下所述第一无线通信模块处于省电的睡眠状态，所述微处理器模块的中断触发引脚上连接有用于切换微处理器模块及第一无线通信模块由省电模式至工作模式的开关模块。
2.根据权利要求1所述的一种节能型植入式有源电子装置，其特征在于：所述开关模块由断开到闭合的状态变化触发微处理器模块处于工作模式，所述微处理器模块控制所述第一无线通信模块处于工作模式；所述微处理器模块执行完预设程序后自动恢复至省电模式，所述微处理器模块控制所述第一无线通信模块处于省电模式。
3.根据权利要求1所述的一种节能型植入式有源电子装置，其特征在于：所述开关模块为磁性开关。
4.根据权利要求3所述的一种节能型植入式有源电子装置，其特征在于：所述磁性开关为干簧管。
5.一种植入式医疗***，其特征在于：包括体外控制装置及如权利要求1至4中任一所述的节能型植入式有源电子装置，所述体外控制装置包括用于断开和闭合所述开关模块的开关控制模块。
6.根据权利要求5所述的一种植入式医疗***，其特征在于：所述开关控制模块为磁体。
7.根据权利要求5所述的一种植入式医疗***，其特征在于：所述植入式有源电子装置包括植入式脉冲发生器、植入式心脏起搏器或植入式药物输送器。
8.一种植入式医疗***的无线通信方法，其特征在于：该植入式医疗***包括植入病人体内的植入式有源电子装置、与所述植入式有源电子装置无线通信的体外控制装置；
所述植入式有源电子装置包括电池、与电池相连接的微处理器模块、与所述微处理器模块相连接的治疗输出模块和第一无线通信模块，所述微处理器模块及第一无线通信模块均具有工作模式和省电模式至少两种模式，在所述工作模式下所述第一无线通信模块能够对体外控制装置进行无线侦听，在所述省电模式下所述第一无线通信模块处于省电的睡眠状态，所述微处理器模块的中断触发引脚上连接有用于切换微处理器模块及第一无线通信模块由省电模式至工作模式的开关模块；
所述体外控制装置包括可与所述第一无线通信模块通信的第二无线通信模块、用于断开和闭合开关模块的开关控制模块，当所述体外控制装置需要与植入式有源电子装置进行无线通信时，用所述开关控制模块闭合所述开关模块，使微处理器模块及第一无线通信模块处于工作模式；当所述植入式有源电子装置执行完软件预设的程序后，使微处理器模块及第一无线通信模块自动恢复至省电模式。
9.根据权利要求8所述的植入式医疗***的无线通信方法，其特征在于：所述开关模块为磁性开关。
10.根据权利要求9所述的植入式医疗***的无线通信方法，其特征在于：所述磁性开关为干簧管，所述开关控制模块为磁体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Building C16, biological nano Park, 218 Xinghu street, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province Patentee after: Jingyu Medical Technology (Suzhou) Co.,Ltd. Address before: 215123 C16, biological nano Park, 218 Xinghu street, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province Patentee before: SCENERAY Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |