一種心臟起搏器集成電路的制作方法
【專利摘要】本實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，體積必定會縮減，而且從電路原理上來說也會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，還有一個更為重要的指標(biāo)，就是壽命，也就是起搏器的功耗，一個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，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)測試階段花費的成本都比較高，不利于節(jié)約資源，同時由于電路結(jié)構(gòu)特點，起搏器工作時間和處理的內(nèi)容十分龐大，所以功耗會相對較高，而功耗對起搏器的壽命起著決定性的作用。
實用新型內(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]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(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]心電信號采集模塊包括心電信號放大電路和心電信號濾波電路，邏輯控制模塊的第一輸出端與心電信號放大電路的輸入端相連，心電信號放大電路的輸出端與心電信號濾波電路的輸入端相連。
[0008]心電信號濾波電路的第一輸出端上連接有心電信號幅度比較器，心電信號濾波電路的第一輸出端與心電信號幅度比較器的第一輸入端相連。
[0009]心電信號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幅度比較模器的第二輸入端相連，上位機(jī)與第三存儲器的輸入端相連，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，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0015]本實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，并將該心跳信號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大于感知閾值，則判斷心臟正常工作，則暫時不發(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小于感知閾值，則判斷心跳未能正常工作，則及時發(fā)放起搏脈沖進(jìn)行心臟起搏，保證心臟及時跳動。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%，而本實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，耗時耗力、且不能有效縮減體積和功耗的問題。本實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為本實用新型的心電信號采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖3為本實用新型的脈沖發(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為心電信號放大電路；10為心電信號濾波電路；11為模數(shù)轉(zhuǎn)換器；12為心電信號幅度比較器；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。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0021]參見圖1，描述了本實用新型的整體構(gòu)成，包括邏輯控制模塊1、心電信號采集模塊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將心電信號采集指令傳輸給心電信號采集模塊3，使心電信號采集模塊開始米集心電信號；心電信號米集模塊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，還包括心電信號放大電路9和心電信號濾波電路10，心臟本身的心電信號與心電信號放大電路9的輸入端相連,心電信號放大電路9的輸出端與心電信號濾波電路10的輸入端相連，心電信號濾波電路10的第一輸出端上連接有心電信號幅度比較器12,心電信號濾波電路10的第一輸出端與心電信號幅度比較器12的第一輸入端相連,心電信號濾波電路10的輸出端處設(shè)置第三開關(guān)15。心電信號幅度比較器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]本實用新型的集成電路，在工作時:
[0028]該集成電路通過邏輯控制模塊I控制心電信號采集模塊3采集自身心跳信號，并將該心跳信號在比較器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大于感知閾值，則判斷心臟正常工作，則暫時不發(fā)放起搏脈沖，持續(xù)該心電信號采集過程直至檢測到自身心臟信號小于感知閾值，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，保證心臟及時跳動。具體為:如果檢測到心臟自身不能正常搏動，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，邏輯控制模塊I選擇電信號放大電路9開始工作，心臟上的微弱心電信號進(jìn)入心電信號放大電路9，將很小的心臟信號進(jìn)行放大后，再進(jìn)入心電信號濾波電路10進(jìn)行濾波，此時，此時如果上位機(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)行心電信號的采集，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的心電信號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會將進(jìn)行濾波后的心電信號連接到心電信號幅度比較器12，此時，電壓生成模塊4會將第三寄存器5-3中存儲的感知閾值轉(zhuǎn)換成可比較電壓并與濾波后心電信號在心電信號幅度比較器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，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，同時為了解決現(xiàn)有起搏器器件繁多、不利于設(shè)計和測試的問題，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)展功能時不用增加任何器件，也不會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，體積肯定會縮減，而且從電路原理上來說也會是故障率大幅度降低，可靠性大幅度上升。同時，本實用新型必然會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，這樣會使設(shè)計開發(fā)時間縮短以及生產(chǎn)程序簡化，使起搏器的上市時間大量縮短，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，測試投入肯定也會降低，同時體積肯定會減小，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)險極大程度降低，同時這也讓起搏器生產(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)省了大量的人力財力，而且為社會節(jié)省了資源，產(chǎn)生很好的社會效益。
【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，心電信號采集模塊(3)包括心電信號放大電路(9)和心電信號濾波電路(10)，邏輯控制模塊⑴的第一輸出端與心電信號放大電路(9)的輸入端相連,心電信號放大電路(9)的輸出端與心電信號濾波電路(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，心電信號濾波電路(10)的第一輸出端上連接有心電信號幅度比較器(12),心電信號濾波電路(10)的第一輸出端與心電信號幅度比較器(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幅度比較模器(12)的第二輸入端相連,上位機(jī)與第三存儲器(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】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