體外程控儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別涉及一種體外程控儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 植入式電子裝置系統(tǒng)一般由植入式電子裝置、體外程控儀兩部分組成。而植入式 電子裝置和體外程控儀之間的數(shù)據(jù)交換是一種雙向的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，體外程控儀一方面需 要將程控指令發(fā)送給植入式電子裝置，另一方面又要接收植入式電子裝置發(fā)送的反饋信息 和測(cè)量診斷信息。
[0003] 如圖1所示，現(xiàn)在使用的植入式電子裝置程控裝置主要的功能部分包括植入式電 子裝置1和體外程控儀2。植入式電子裝置1在植入人體后，要通過(guò)程控裝置對(duì)患者進(jìn)行定期 隨訪，來(lái)了解植入式電子裝置1的工作狀況。在隨訪時(shí)，通過(guò)體外程控儀2與植入人體的植入 式電子裝置1進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信。
[0004] 程序控制(簡(jiǎn)稱程控:programmabi 1 i ty)是植入式電子裝置不可分割的一項(xiàng)功能， 今天全世界范圍內(nèi)大部分植入式電子裝置都具備程控功能，而且隨著植入工程技術(shù)的飛速 發(fā)展，植入式電子裝置的程控功能越來(lái)越多，越來(lái)越復(fù)雜，恰到好處的運(yùn)用參數(shù)，可使植入 式電子裝置發(fā)揮其最大效益，使病人獲得最大療效。
[0005] -般情況下，植入式電子裝置以近似恒定的強(qiáng)度發(fā)射RF信號(hào)（忽略電池電壓下降 對(duì)信號(hào)發(fā)射幅度的影響），植入式電子裝置接收RF信號(hào)Peak-Peak幅度范圍為200mV卯~ 8Vpp,考慮接收信號(hào)的穩(wěn)定性及可靠性，接收RF信號(hào)Peak-Peak幅度范圍在lVpp~5Vpp是最 佳接收范圍。因此，為了能使植入式電子裝置接收信號(hào)處于最佳接收范圍內(nèi)，體外程控儀發(fā) 送RF信號(hào)強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制的設(shè)計(jì)就很重要了。
[0006] 由上可見(jiàn)，對(duì)于植入式電子裝置治療而言，器械的植入只是治療的開(kāi)始，臨床隨訪 與程控應(yīng)貫穿于器械治療中。需要定期在單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)體外程控儀對(duì)患者體內(nèi)植入式 電子裝置工作的有效性、合理性進(jìn)行評(píng)價(jià);必要時(shí)結(jié)合起搏器的診斷功能，對(duì)每一個(gè)病人的 不同情況做出參數(shù)調(diào)整，使患者獲得最大療效。植入式電子裝置和體外程控儀之間的通信 是保證植入式電子裝置可靠工作的有力保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種體外程控儀，能夠提升植入式電子裝置接 收信號(hào)的可靠性及穩(wěn)定性，降低體外程控儀的功耗，并能有效避免對(duì)植入式電子裝置造成 損壞。
[0008] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種體外程控儀，包括主控 制器和用于收發(fā)RF信號(hào)的諧振回路，其中，還包括:信號(hào)接收解調(diào)電路：用于接收來(lái)自所述 諧振回路的模擬RF信號(hào)，并對(duì)所述模擬RF信號(hào)進(jìn)行濾波及放大處理，然后調(diào)制轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號(hào);接收信號(hào)反饋電路:用于對(duì)所述放大處理后的模擬RF信號(hào)進(jìn)行檢波及幅度采樣;RF信 號(hào)發(fā)射調(diào)節(jié)電路:根據(jù)所述接收信號(hào)反饋電路提供的信號(hào)大小，調(diào)節(jié)控制所述諧振回路的 RF發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0009] 進(jìn)一步地，所述信號(hào)接收解調(diào)電路包括依次相連的一階濾波器、二階濾波放大器、 遲滯比較器和斯密特觸發(fā)器，所述一階濾波器的輸入端和所述諧振回路的輸出端相連，所 述斯密特觸發(fā)器的輸出端和所述主控制器相連。
[0010] 進(jìn)一步地，所述接收信號(hào)反饋電路包括檢波器和AD采樣器，所述檢波器的輸入端 和所述二階濾波放大器的輸出端相連，所述檢波器的輸出端和所述主控制器相連，所述遲 滯比較器的第一輸入端和所述二階濾波放大器的輸出端相連，所述遲滯比較器的第二輸入 端和所述檢波器的輸出端相連;所述AD采樣器的輸出端和所述主控制器相連。
[0011] 進(jìn)一步地，所述RF信號(hào)發(fā)射調(diào)節(jié)電路包括依次相連的發(fā)送開(kāi)關(guān)、PWM模塊和發(fā)送驅(qū) 動(dòng)模塊，所述發(fā)送驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與所述諧振回路的輸入端相連;所述發(fā)送開(kāi)關(guān)的輸入 端和所述主控制器相連，所述發(fā)送驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端和所述諧振回路的輸入端相連。
[0012] 進(jìn)一步地，所述發(fā)送驅(qū)動(dòng)模塊為M0SFET驅(qū)動(dòng)Η橋，所述M0SFET驅(qū)動(dòng)Η橋中位于同一 橋臂的一個(gè)M0SFET的控制端連接Ρ麗模塊的輸出端，另一M0SFET的控制端通過(guò)反向器連接 PWM模塊的輸出端;所述諧振回路使用同一 LC振蕩電路收發(fā)RF信號(hào)，且收發(fā)頻率固定不變。
[0013] 進(jìn)一步地，所述體外程控儀通過(guò)所述諧振回路與植入式電子裝置進(jìn)行雙向通信， 所述RF發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)控制如下：
[0014] 確定所述植入式電子裝置的預(yù)定接收電壓范圍；
[0015] 根據(jù)如下關(guān)系式(1)計(jì)算體外程控儀天線端的感應(yīng)電壓UR的范圍：
[0016]
[0017]其中Ur為體外程控儀天線端的感應(yīng)電壓，UT為植入式電子裝置天線端的感應(yīng)電壓， k為耦合因子，LR為體外程控儀天線的線圈電感量，LT為植入式電子裝置天線的線圈電感量；
[0018] 根據(jù)實(shí)時(shí)采集到的體外程控儀天線端的感應(yīng)電壓Ur對(duì)所述RF發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行 調(diào)節(jié)。
[0019] 進(jìn)一步地，所述耦合因子k由以下方式確定:所述RF信號(hào)經(jīng)一階濾波器、二階濾波 放大器信號(hào)放大后生成放大后的RF信號(hào)，經(jīng)過(guò)檢波器檢波保持，通過(guò)采樣器采樣得到RF信 號(hào)的最大幅度值，將所述幅度值除以放大倍數(shù)，得到原始的感應(yīng)電壓幅度值Ur，已知植入式 電子裝置天線端的感應(yīng)電壓Ut、植入式電子裝置天線電感值Lt及體外程控儀天線電感值Lr， 根據(jù)所述公式(1)推導(dǎo)出當(dāng)前的耦合系數(shù)k值。
[0020] 進(jìn)一步地，所述體外程控儀通過(guò)所述諧振回路與植入式電子裝置進(jìn)行雙向通信， 所述RF發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)控制如下：確定所述植入式電子裝置的預(yù)定接收電壓范圍；根 據(jù)所述預(yù)定接收電壓范圍和所述植入式電子裝置的天線靈敏度，確定所述植入式電子裝置 的磁場(chǎng)強(qiáng)度Η目標(biāo)范圍；根據(jù)所述磁場(chǎng)強(qiáng)度Η和體外程控儀天線端的感應(yīng)電壓U R的關(guān)系，確 定所述體外程控儀天線端的感應(yīng)電壓Ur的范圍，根據(jù)實(shí)時(shí)采集到的體外程控儀天線端的感 應(yīng)電壓Ur對(duì)所述RF發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0021] 進(jìn)一步地，所述磁場(chǎng)強(qiáng)度Η和體外程控儀天線端的感應(yīng)電壓UR的關(guān)系如下：
[0022]
[0023]其中，LR為體外程控儀天線的線圈電感量，r為體外程控儀天線的線圈半徑，d為體 外程控儀和植入式電子裝置之間的距離，μ〇為磁常數(shù)。所述
[0024] 進(jìn)一步地，所述RF發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)是通過(guò)控制器調(diào)節(jié)供電電壓Vs幅度和PWM 占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0025]進(jìn)一步地，所述植入式電子裝置的預(yù)設(shè)接收電壓范圍為lVpp~5Vpp。
[0026]本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本發(fā)明提供的體外程控儀，通過(guò)設(shè)置信 號(hào)接收解調(diào)電路、接收信號(hào)反饋電路和RF信號(hào)發(fā)射調(diào)節(jié)電路，在這三個(gè)電路模塊共同作用 下，完成植入式電子裝置的RF通信，體外程控儀根據(jù)接收信號(hào)反饋電路提供信號(hào)大小，可通 過(guò)主控制器完成Vs電壓幅度/P麗占空比的調(diào)節(jié)，自動(dòng)控制調(diào)節(jié)RF發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度;從而提升 植入式電子裝置接收信號(hào)的可靠性及穩(wěn)定性，降低體外程控儀的功耗，并能有效避免對(duì)植 入式電子裝置造成損壞。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為植入式電子裝置與體外程控儀的交互示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例中體外程控儀信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制的原理方框圖；
[0029]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中信號(hào)接收解調(diào)電路接收處理的RF信號(hào)示意圖，其中圖3(a) 為感應(yīng)RF信號(hào)，圖3(b)為濾波放大后的RF信號(hào)，圖3(c)為轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)；
[0030] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中體外程控儀的發(fā)送驅(qū)動(dòng)電路圖。
[0031] 圖中：
[0032] 1植入式電子裝置 2體外程控儀 3諧振回路
[0033] 4-階濾波器 5二階濾波放大器6遲滯比較器
[0034] 7斯密特觸發(fā)器 8檢波器 9AD采樣器
[0035] 10發(fā)送開(kāi)關(guān) IIP麗模塊 12發(fā)送驅(qū)動(dòng)模塊
[0036] 13主控制器
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0038] 請(qǐng)參見(jiàn)圖1，由于體外程控儀2和植入式電子裝置1之間相對(duì)距離不同，體外程控儀 2接收到的信號(hào)由近及遠(yuǎn)成指數(shù)下降關(guān)系，但植入式電子裝置1和體外程控儀2在不同位置 上，彼此之間的耦合系數(shù)k是相等的。
[0039] 本發(fā)明實(shí)施例提供的體外程控儀主要通過(guò)接收信號(hào)反饋電路采集接收信號(hào)幅度， 利用耦合因子相等的原理。本發(fā)明的體外程控儀通過(guò)采樣得到體外程控儀天線端的的感應(yīng) 電壓U R，通過(guò)耦合因子k計(jì)算公式，能初步估算出在植入式電子裝置天線端的感應(yīng)電壓UT。耦 合因子k計(jì)算公式（1):
[0040]
[0041 ] 其中，UT:植入式電子裝置天線端感應(yīng)電壓，UR:體外程控儀天線端感應(yīng)電壓，Lr:體 外程控儀天線的線圈電感量，LT:植入式電子裝置天線的線圈電感量;所以體外程控儀根據(jù) 接收到的植入式電子裝置發(fā)射的信號(hào)的大小，調(diào)節(jié)發(fā)射電路的驅(qū)動(dòng)電壓或驅(qū)動(dòng)PWM占空比， 就能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)送端信號(hào)發(fā)射強(qiáng)度，從而保證植入式電子裝置的接收信號(hào)幅度在可靠范 圍內(nèi)。
[0042]請(qǐng)參見(jiàn)圖2,本發(fā)明提供的體外程控儀包括主控制器13,諧振回路3、LCD顯示、數(shù)據(jù) 處理、程控界面等模塊，體外程控儀2與植入式電子裝置1利用諧振回路收發(fā)RF信號(hào)，進(jìn)行雙 向無(wú)線通信，所述諧振回路使用同一 LC振蕩電路收發(fā)RF信號(hào)，且收發(fā)頻率固定不變。本發(fā)明 提供的體外程控儀的信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)部分主要包括三個(gè)電路模塊：
[0043]信號(hào)接收解調(diào)電路：用于接收來(lái)自所述諧振回路的模擬RF信號(hào)，并對(duì)所述模擬RF 信號(hào)進(jìn)行濾波及放大處理，然后調(diào)制轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；
[0044]接收信號(hào)反饋電路:用于對(duì)所述放大處理后的模擬RF信號(hào)進(jìn)行檢波及幅度采樣； [0045] RF信號(hào)發(fā)射調(diào)節(jié)電路:根據(jù)所述接收信號(hào)反饋電路提供的信號(hào)大小，調(diào)節(jié)控制諧 振回路3的RF發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0046] 由于現(xiàn)有的體外程控儀需要采集發(fā)射電路的反饋信號(hào)，因此，一般采用載頻振蕩 器一》載波調(diào)制器_》D類放大器構(gòu)成發(fā)射電路，且發(fā)射頻率是可變的；同時(shí)不需要考慮接收 信號(hào)反饋電路，因此接收電路一般采用依次相連的檢波器、帶通濾波放大和整形電路，如申 請(qǐng)?zhí)枮?00610042605.2,發(fā)明名稱為一種植入式心臟起博器遙測(cè)裝置及雙向數(shù)據(jù)傳輸方法 的中國(guó)專利文獻(xiàn)公布的植入式心臟起搏器遙測(cè)裝置。而本發(fā)明的體外程控儀則需要采集發(fā) 射電路的反饋信號(hào)，主要通過(guò)接收信號(hào)反饋電路采集接收信號(hào)幅度，利用耦合因子相等的 原理，自動(dòng)控制調(diào)節(jié)