一種心臟起搏器集成電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種心臟起搏器集成電路，屬于醫(yī)療器械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。包括邏輯控制模塊、心電信號(hào)采集模塊、脈沖發(fā)放模塊及比較器，邏輯控制模塊的輸入端與外接的上位機(jī)的輸出端相連，邏輯控制模塊的第一輸出端與心電信號(hào)采集模塊的控制端相連，邏輯控制模塊的第二輸出端與脈沖發(fā)放模塊的控制端相連；心電信號(hào)采集模塊的輸出端與比較器輸入端相連，比較器的輸出端與外接上位機(jī)的輸入端相連。本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)的原電路相比是電路元器件得到了大規(guī)模的減少，隨著器件的減少，體積必定會(huì)縮減，而且從電路原理上來說也會(huì)是故障率大幅度降低，可靠性大幅度上升。
【專利說明】一種心臟起搏器集成電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于醫(yī)療器械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種心臟起搏器集成電路。

【背景技術(shù)】
[0002]心臟起搏器能顯著的改善心臟病人尤其是心動(dòng)過緩病人的生活質(zhì)量，延長病人壽命，由于起搏器是植入式器件，使用時(shí)需要植入體內(nèi)，所以起搏器的體積大小決定著病人的基礎(chǔ)感覺，小的體積可以讓病人感覺更自然舒適。植入體內(nèi)的醫(yī)療器械除了體積外，還有一個(gè)更為重要的指標(biāo)，就是壽命，也就是起搏器的功耗，一個(gè)更小功耗的起搏器具有更長的壽命，相同能量下可以工作更長的時(shí)間，這樣病人不用擔(dān)心起搏器能量耗盡，更避免了由于能量耗盡而重新手術(shù)植入起搏器的風(fēng)險(xiǎn)，不但節(jié)省了資金而且省去了再次手術(shù)帶來的諸多問題。
[0003]現(xiàn)有起搏器電路的構(gòu)成比較復(fù)雜，而且現(xiàn)有起搏器的構(gòu)成電路的體積占比基本達(dá)到了 50%，由于電路由眾多器件構(gòu)成，所以電路結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，相對來說故障率比較大，制造時(shí)的成品率相對較低，由于電路構(gòu)造復(fù)雜，需要進(jìn)行更多的測試，不管在原材料還是后續(xù)測試階段花費(fèi)的成本都比較高，不利于節(jié)約資源，同時(shí)由于電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，起搏器工作時(shí)間和處理的內(nèi)容十分龐大，所以功耗會(huì)相對較高，而功耗對起搏器的壽命起著決定性的作用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種心臟起搏器集成電路，該集成電路能夠簡化起搏器電路，減小了起搏器體積，也減少了材料的使用和工作時(shí)間，從而大幅度的提高了測試效率，降低了功耗，延長了起搏器的壽命。
[0005]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種心臟起搏器集成電路，包括邏輯控制模塊、心電信號(hào)采集模塊、脈沖發(fā)放模塊及比較器，邏輯控制模塊的輸入端與外接的上位機(jī)的輸出端相連，邏輯控制模塊的第一輸出端與心電信號(hào)采集模塊的控制端相連，邏輯控制模塊的第二輸出端與脈沖發(fā)放模塊的控制端相連；心電信號(hào)采集模塊的輸出端與比較器輸入端相連，比較器的輸出端與外接的上位機(jī)的輸入端相連。
[0007]心電信號(hào)采集模塊包括心電信號(hào)放大電路和心電信號(hào)濾波電路，邏輯控制模塊的第一輸出端與心電信號(hào)放大電路的輸入端相連，心電信號(hào)放大電路的輸出端與心電信號(hào)濾波電路的輸入端相連。
[0008]心電信號(hào)濾波電路的第一輸出端上連接有心電信號(hào)幅度比較器，心電信號(hào)濾波電路的第一輸出端與心電信號(hào)幅度比較器的第一輸入端相連。
[0009]心電信號(hào)幅度比較器的輸出端上連接有第一寄存器，第一寄存器的輸出端與上位機(jī)相連。
[0010]心電信號(hào)濾波電路的第二輸出端上還連接有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接有第二寄存器，第二寄存器與上位機(jī)相連。
[0011]還包括電壓生成模塊和第三寄存器，電壓生成模塊的第一輸出端與心電信號(hào)幅度比較模器的第二輸入端相連，上位機(jī)與第三存儲(chǔ)器的輸入端相連，第三寄存器的輸出端與電壓生成模塊的第一輸入端相連。
[0012]脈沖發(fā)放模塊包括倍壓電路和充電電容，電壓生成模塊上還連接有第四寄存器，邏輯控制模塊的第三輸出端與第四寄存器的輸入端相連，第四寄存器的輸出端與電壓生成模塊的第二輸入端相連，電壓生成模塊的第二輸出端與倍壓電路的輸入端相連，倍壓電路的輸出端與充電電容的輸入端相連，充電電容的輸出端與用于對心臟放電的電極相連。
[0013]邏輯控制模塊與上位機(jī)之間還設(shè)置通訊模塊。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0015]本實(shí)用新型的心臟起搏器集成電路，包括邏輯控制模塊、心電信號(hào)采集模塊、脈沖發(fā)放模塊及比較器，該集成電路通過外接電極感知自身心跳信號(hào)，并將該心跳信號(hào)在比較器中與事先設(shè)置好的感知閾值進(jìn)行比較，以判斷心臟自身是否工作正常，如果檢測到自身心臟信號(hào)大于感知閾值，則判斷心臟正常工作，則暫時(shí)不發(fā)放起搏脈沖，以達(dá)到省電延長使用壽命的作用，如果檢測到自身心臟信號(hào)小于感知閾值，則判斷心跳未能正常工作，則及時(shí)發(fā)放起搏脈沖進(jìn)行心臟起搏，保證心臟及時(shí)跳動(dòng)?，F(xiàn)有起搏器電路的構(gòu)成比較復(fù)雜，而且現(xiàn)有起搏器的構(gòu)成電路的體積占比基本達(dá)到了 50%，而本實(shí)用新型將這些元件的功能集成形成電路，有效解決了現(xiàn)有起搏器電路元件繁多，測試復(fù)雜，耗時(shí)耗力、且不能有效縮減體積和功耗的問題。本實(shí)用新型的起搏器電路大為簡化，材料和體積都很大程度的縮減，也顯著的減少了上位機(jī)的工作時(shí)間，從而大幅度的降低了功耗，延長了起搏器的壽命，并且使測試效率得到極大的提高，符合起搏器未來發(fā)展方向。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型心臟起搏器集成電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的心電信號(hào)采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型的脈沖發(fā)放模塊結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]其中:1為邏輯控制模塊；2為比較器；3為心電信號(hào)采集模塊；4為電壓生成模塊；
5-1為第一寄存器；5-2為第二寄存器；5-3第三寄存器；5-4為第四寄存器；6為脈沖發(fā)放模塊；7為第一開關(guān)；8為第二開關(guān)；9為心電信號(hào)放大電路；10為心電信號(hào)濾波電路；11為模數(shù)轉(zhuǎn)換器；12為心電信號(hào)幅度比較器；13為倍壓電路；14為充電電容；15為第三開關(guān)；16為第四開關(guān)；17為第五開關(guān)；18為通訊模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0021]參見圖1，描述了本實(shí)用新型的整體構(gòu)成，包括邏輯控制模塊1、心電信號(hào)采集模塊3、脈沖發(fā)放模塊6及比較器2。邏輯控制模塊I的輸入端與外接上位機(jī)的輸出端相連，邏輯控制模塊I的第一輸出端與心電信號(hào)采集模塊3的控制端相連，且在邏輯控制模塊I的第一輸出端與心電信號(hào)采集模塊3的控制端之間設(shè)有第一開關(guān)7，邏輯控制模塊I能夠控制第一開關(guān)7將心電信號(hào)采集指令傳輸給心電信號(hào)采集模塊3，使心電信號(hào)采集模塊開始米集心電信號(hào)；心電信號(hào)米集模塊3的輸出端與比較器2的輸入端相連，比較器2的輸出端與上位機(jī)的輸入端相連。其中，外接的上位機(jī)可以是CPU、控制器或單片機(jī)。
[0022]邏輯控制模塊I的第二輸出端與脈沖發(fā)放模塊6的控制端相連，且在邏輯控制模塊I的第二輸出端與脈沖發(fā)放模塊6之間設(shè)有第二開關(guān)8，邏輯控制模塊I能夠控制第二開關(guān)8將起搏脈沖發(fā)放指令傳輸給脈沖發(fā)放模塊6，從而使脈沖發(fā)放模塊開始發(fā)放起搏脈沖，即開關(guān)7和開關(guān)8受邏輯控制模塊I的控制。
[0023]優(yōu)選地，在邏輯控制模塊I與上位機(jī)之間還設(shè)置通訊模塊18，通訊模塊18與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)交互。邏輯控制模塊I可以為繼電器、開關(guān)或者比較器，能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)7和開關(guān)8的控制。
[0024]參見圖2，還包括心電信號(hào)放大電路9和心電信號(hào)濾波電路10，心臟本身的心電信號(hào)與心電信號(hào)放大電路9的輸入端相連,心電信號(hào)放大電路9的輸出端與心電信號(hào)濾波電路10的輸入端相連，心電信號(hào)濾波電路10的第一輸出端上連接有心電信號(hào)幅度比較器12,心電信號(hào)濾波電路10的第一輸出端與心電信號(hào)幅度比較器12的第一輸入端相連,心電信號(hào)濾波電路10的輸出端處設(shè)置第三開關(guān)15。心電信號(hào)幅度比較器12的輸出端與上連接有第一寄存器5-1,心電信號(hào)幅度比較器12的輸出端與第一寄存器5-1的輸入端相連,第一寄存器5-1的輸出端與上位機(jī)相連。
[0025]心電信號(hào)濾波電路10的第二輸出端上還連接有模數(shù)轉(zhuǎn)換器11，模數(shù)轉(zhuǎn)換器11的輸出端連接有第二寄存器5-2，第二寄存器5-2與上位機(jī)相連。還包括電壓生成模塊4和第三寄存器5-3，上位機(jī)與第三存儲(chǔ)器5-3的輸入端相連，第三寄存器5-3的輸出端與電壓生成模塊4的輸入端相連，電壓生成模塊4的第一輸出端與心電信號(hào)幅度比較器12的第二輸入端相連。
[0026]參見圖3，脈沖發(fā)放模塊6包括倍壓電路13和充電電容14，電壓生成模塊4上還連接有第四寄存器5-4，邏輯控制模塊I的輸出端與第四寄存器5-4的輸入端相連，第四寄存器5-4的輸出端與電壓生成模塊4的第二輸入端相連，電壓生成模塊4的第二輸出端與倍壓電路13的輸入端相連，倍壓電路13的輸出端與充電電容14的輸入端相連，充電電容14的輸出端與用于對心臟放電的電極相連。倍壓電路13和充電電容14之間的電路上設(shè)置第四開關(guān)16，在充電電容14和電極之間的電路上設(shè)置第五開關(guān)17。
[0027]本實(shí)用新型的集成電路，在工作時(shí):
[0028]該集成電路通過邏輯控制模塊I控制心電信號(hào)采集模塊3采集自身心跳信號(hào)，并將該心跳信號(hào)在比較器2中與事先設(shè)置好的感知閾值進(jìn)行比較，比較后的結(jié)果返回至上位機(jī)，在上位機(jī)判斷心臟自身是否工作正常，如果檢測到自身心臟信號(hào)大于感知閾值，則判斷心臟正常工作，則暫時(shí)不發(fā)放起搏脈沖，持續(xù)該心電信號(hào)采集過程直至檢測到自身心臟信號(hào)小于感知閾值，則判斷心跳未能正常工作，則邏輯控制模塊I控制脈沖發(fā)放模塊6發(fā)放起搏脈沖進(jìn)行心臟起搏，保證心臟及時(shí)跳動(dòng)。具體為:如果檢測到心臟自身不能正常搏動(dòng)，或者上位機(jī)發(fā)送了起搏命令，則上位機(jī)將命令傳送到邏輯控制模塊1，邏輯控制模塊I選擇脈沖發(fā)放模塊6開始工作，執(zhí)行脈沖發(fā)放功能，同時(shí)邏輯控制模塊I將起搏脈沖的參數(shù)傳送到第三寄存器5-3中，電壓生成模塊4根據(jù)第三寄存器5-3的內(nèi)容對起搏電壓進(jìn)行生成送往脈沖發(fā)放模塊6，最后由脈沖發(fā)放模塊6通過電極發(fā)送起搏脈沖刺激心臟，完成起搏過程。
[0029]若該集成電路執(zhí)行心電數(shù)據(jù)采集功能時(shí)，邏輯控制模塊I選擇電信號(hào)放大電路9開始工作，心臟上的微弱心電信號(hào)進(jìn)入心電信號(hào)放大電路9，將很小的心臟信號(hào)進(jìn)行放大后，再進(jìn)入心電信號(hào)濾波電路10進(jìn)行濾波，此時(shí)，此時(shí)如果上位機(jī)發(fā)來的是心電數(shù)據(jù)采集命令，則邏輯控制模塊I選擇將心電信號(hào)濾波電路10的輸出送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器11直接進(jìn)行心電信號(hào)的采集，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的心電信號(hào)便存放在第二寄存器5-2中，上位機(jī)可根據(jù)需要從第二寄存器5-2中讀取心電信號(hào)采集結(jié)果；如果上位機(jī)發(fā)送的是感知命令，則邏輯控制模塊I會(huì)將進(jìn)行濾波后的心電信號(hào)連接到心電信號(hào)幅度比較器12，此時(shí)，電壓生成模塊4會(huì)將第三寄存器5-3中存儲(chǔ)的感知閾值轉(zhuǎn)換成可比較電壓并與濾波后心電信號(hào)在心電信號(hào)幅度比較器12內(nèi)進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果暫存在第一寄存器5-1中，上位機(jī)讀取第一寄存器5-1內(nèi)容來判斷是否繼續(xù)發(fā)放起搏脈沖。
[0030]如果電路需要執(zhí)行起搏命令，則邏輯控制模塊I首先將起搏脈沖的參數(shù)存在第四寄存器5-4中，電壓生成模塊4根據(jù)第四寄存器5-4中的值生成基礎(chǔ)電壓，倍壓電路13再對基礎(chǔ)電壓進(jìn)行倍壓處理，達(dá)到設(shè)定的起搏電壓值后，邏輯控制模塊I選擇接通第四開關(guān)16將倍壓電路的輸出接入充電電容14進(jìn)行充電，同時(shí)斷開充電電容14與電極的連接第五開關(guān)17，當(dāng)充電電容14電量充滿時(shí)，邏輯控制模塊斷開第四開關(guān)16而閉合第五開關(guān)17，此時(shí)充電電容14上的電壓便通過電極對心臟進(jìn)行放電,從而完成一次心臟起搏。
[0031]本實(shí)用新型的心臟起搏器集成電路為了使起搏器體積更小，壽命更長，性能更可靠，更接近于國際發(fā)展方向，同時(shí)為了解決現(xiàn)有起搏器器件繁多、不利于設(shè)計(jì)和測試的問題，將現(xiàn)有起搏器的功能進(jìn)行了劃分，把起搏器除上位機(jī)外的功能進(jìn)行了整合，該集成電路包含了以前起搏器電路的所有功能，而且預(yù)留了擴(kuò)展功能，在使用擴(kuò)展功能時(shí)不用增加任何器件，也不會(huì)對體積和功耗造成任何影響，不像以前的電路，如果新增功能，必須新增器件、擴(kuò)大體積和增加產(chǎn)品功耗。
[0032]本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)的原電路相比是電路元器件得到了大規(guī)模的減少，隨著器件的減少，體積肯定會(huì)縮減，而且從電路原理上來說也會(huì)是故障率大幅度降低，可靠性大幅度上升。同時(shí)，本實(shí)用新型必然會(huì)使起搏器電路的元器件數(shù)量和成本大大的縮減，使得起搏器電路變得十分簡潔，從而避免了大量器件的選擇和檢測篩選，而且節(jié)省了人員和大量檢測設(shè)備，這樣會(huì)使設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間縮短以及生產(chǎn)程序簡化，使起搏器的上市時(shí)間大量縮短，從而提高產(chǎn)品競爭力。而且集成電路相比一大堆的模擬集成電路勢必會(huì)使可靠性得到很大的提高，這對于起搏器也尤為重要，而由于器件的減少，測試投入肯定也會(huì)降低，同時(shí)體積肯定會(huì)減小，更重要的是由于起搏器電路的簡化加上該集成電路的功耗極低，勢必會(huì)使起搏器的整體功耗得到極大的降低，使起搏器的壽命得到延長，從而使患者使用途中由于電能的耗盡而需要更換起搏器的風(fēng)險(xiǎn)極大程度降低，同時(shí)這也讓起搏器生產(chǎn)過程的測試和質(zhì)量管控相比現(xiàn)在都變得簡單方便不少，為公司節(jié)省了大量的人力財(cái)力，而且為社會(huì)節(jié)省了資源，產(chǎn)生很好的社會(huì)效益。
【權(quán)利要求】
1.一種心臟起搏器集成電路，其特征在于，包括邏輯控制模塊(I)、心電信號(hào)采集模塊(3)、脈沖發(fā)放模塊(6)及比較器(2)，邏輯控制模塊(I)的輸入端與外接的上位機(jī)的輸出端相連，邏輯控制模塊⑴的第一輸出端與心電信號(hào)采集模塊⑶的控制端相連，邏輯控制模塊⑴的第二輸出端與脈沖發(fā)放模塊(6)的控制端相連；心電信號(hào)采集模塊(3)的輸出端與比較器⑵輸入端相連，比較器⑵的輸出端與外接的上位機(jī)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種心臟起搏器集成電路，其特征在于，心電信號(hào)采集模塊(3)包括心電信號(hào)放大電路(9)和心電信號(hào)濾波電路(10)，邏輯控制模塊⑴的第一輸出端與心電信號(hào)放大電路(9)的輸入端相連,心電信號(hào)放大電路(9)的輸出端與心電信號(hào)濾波電路(10)的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種心臟起搏器集成電路，其特征在于，心電信號(hào)濾波電路(10)的第一輸出端上連接有心電信號(hào)幅度比較器(12),心電信號(hào)濾波電路(10)的第一輸出端與心電信號(hào)幅度比較器(12)的第一輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種心臟起搏器集成電路，其特征在于，心電信號(hào)幅度比較器(12)的輸出端上連接有第一寄存器(5-1),第一寄存器(5-1)的輸出端與上位機(jī)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種心臟起搏器集成電路，其特征在于，心電信號(hào)濾波電路(10)的第二輸出端上還連接有模數(shù)轉(zhuǎn)換器(11)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(11)的輸出端連接有第二寄存器(5-2)，第二寄存器(5-2)與上位機(jī)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種心臟起搏器集成電路，其特征在于，還包括電壓生成模塊(4)和第三寄存器(5-3),電壓生成模塊(4)的第一輸出端與心電信號(hào)幅度比較模器(12)的第二輸入端相連,上位機(jī)與第三存儲(chǔ)器(5-3)的輸入端相連,第三寄存器(5-3)的輸出端與電壓生成模塊(4)的第一輸入端相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種心臟起搏器集成電路，其特征在于，脈沖發(fā)放模塊(6)包括倍壓電路(13)和充電電容(14)，電壓生成模塊(4)上還連接有第四寄存器(5-4)，邏輯控制模塊(I)的第三輸出端與第四寄存器(5-4)的輸入端相連，第四寄存器(5-4)的輸出端與電壓生成模塊(4)的第二輸入端相連，電壓生成模塊(4)的第二輸出端與倍壓電路(13)的輸入端相連，倍壓電路(13)的輸出端與充電電容(14)的輸入端相連，充電電容(14)的輸出端與用于對心臟放電的電極相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任意一項(xiàng)所述的一種心臟起搏器集成電路，其特征在于，邏輯控制模塊(I)與上位機(jī)之間還設(shè)置通訊模塊(18)。
【文檔編號(hào)】A61N1/365GK203954469SQ201420337345
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】何技鋒, 陳小龍, 楊天成, 許新雁 申請人:陜西秦明醫(yī)學(xué)儀器股份有限公司