一種心臟起搏器集成電路的製作方法

2023-06-27 12:42:41 1

一種心臟起搏器集成電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種心臟起搏器集成電路，屬於醫療器械設備【技術領域】。包括邏輯控制模塊、心電信號採集模塊、脈衝發放模塊及比較器，邏輯控制模塊的輸入端與外接的上位機的輸出端相連，邏輯控制模塊的第一輸出端與心電信號採集模塊的控制端相連，邏輯控制模塊的第二輸出端與脈衝發放模塊的控制端相連；心電信號採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的輸入端相連。本實用新型和現有技術的原電路相比是電路元器件得到了大規模的減少，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

【技術領域】
[0001]本實用新型屬於醫療器械設備【技術領域】，具體涉及一種心臟起搏器集成電路。

【背景技術】
[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量，延長病人壽命，由於起搏器是植入式器件，使用時需要植入體內，所以起搏器的體積大小決定著病人的基礎感覺，小的體積可以讓病人感覺更自然舒適。植入體內的醫療器械除了體積外，還有一個更為重要的指標，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，這樣病人不用擔心起搏器能量耗盡，更避免了由於能量耗盡而重新手術植入起搏器的風險，不但節省了資金而且省去了再次手術帶來的諸多問題。
[0003]現有起搏器電路的構成比較複雜，而且現有起搏器的構成電路的體積佔比基本達到了 50%，由於電路由眾多器件構成，所以電路結構十分複雜，相對來說故障率比較大，製造時的成品率相對較低，由於電路構造複雜，需要進行更多的測試，不管在原材料還是後續測試階段花費的成本都比較高，不利於節約資源，同時由於電路結構特點，起搏器工作時間和處理的內容十分龐大，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。
實用新型內容
[0004]為了克服上述現有技術存在的缺陷，本實用新型的目的在於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方案來實現:
[0006]一種心臟起搏器集成電路，包括邏輯控制模塊、心電信號採集模塊、脈衝發放模塊及比較器，邏輯控制模塊的輸入端與外接的上位機的輸出端相連，邏輯控制模塊的第一輸出端與心電信號採集模塊的控制端相連，邏輯控制模塊的第二輸出端與脈衝發放模塊的控制端相連；心電信號採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的輸入端相連。
[0007]心電信號採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相連。
[0010]心電信號濾波電路的第二輸出端上還連接有模數轉換器，模數轉換器的輸出端連接有第二寄存器，第二寄存器與上位機相連。
[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]脈衝發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於對心臟放電的電極相連。
[0013]邏輯控制模塊與上位機之間還設置通訊模塊。
[0014]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益的技術效果:
[0015]本實用新型的心臟起搏器集成電路，包括邏輯控制模塊、心電信號採集模塊、脈衝發放模塊及比較器，該集成電路通過外接電極感知自身心跳信號，並將該心跳信號在比較器中與事先設置好的感知閾值進行比較，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於感知閾值，則判斷心臟正常工作，則暫時不發放起搏脈衝，以達到省電延長使用壽命的作用，如果檢測到自身心臟信號小於感知閾值，則判斷心跳未能正常工作，則及時發放起搏脈衝進行心臟起搏，保證心臟及時跳動。現有起搏器電路的構成比較複雜，而且現有起搏器的構成電路的體積佔比基本達到了 50%，而本實用新型將這些元件的功能集成形成電路，有效解決了現有起搏器電路元件繁多，測試複雜，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，並且使測試效率得到極大的提高，符合起搏器未來發展方向。

【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構框圖；
[0017]圖2為本實用新型的心電信號採集模塊的結構框圖；
[0018]圖3為本實用新型的脈衝發放模塊結構框圖。
[0019]其中:1為邏輯控制模塊；2為比較器；3為心電信號採集模塊；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為脈衝發放模塊；7為第一開關；8為第二開關；9為心電信號放大電路；10為心電信號濾波電路；11為模數轉換器；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；16為第四開關；17為第五開關；18為通訊模塊。

【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:
[0021]參見圖1，描述了本實用新型的整體構成，包括邏輯控制模塊1、心電信號採集模塊3、脈衝發放模塊6及比較器2。邏輯控制模塊I的輸入端與外接上位機的輸出端相連，邏輯控制模塊I的第一輸出端與心電信號採集模塊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採集模塊3的控制端之間設有第一開關7，邏輯控制模塊I能夠控制第一開關7將心電信號採集指令傳輸給心電信號採集模塊3，使心電信號採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的輸出端與上位機的輸入端相連。其中，外接的上位機可以是CPU、控制器或單片機。
[0022]邏輯控制模塊I的第二輸出端與脈衝發放模塊6的控制端相連，且在邏輯控制模塊I的第二輸出端與脈衝發放模塊6之間設有第二開關8，邏輯控制模塊I能夠控制第二開關8將起搏脈衝發放指令傳輸給脈衝發放模塊6，從而使脈衝發放模塊開始發放起搏脈衝，即開關7和開關8受邏輯控制模塊I的控制。
[0023]優選地，在邏輯控制模塊I與上位機之間還設置通訊模塊18，通訊模塊18與上位機實現交互。邏輯控制模塊I可以為繼電器、開關或者比較器，能夠實現對開關7和開關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的輸出端處設置第三開關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轉換器11，模數轉換器11的輸出端連接有第二寄存器5-2，第二寄存器5-2與上位機相連。還包括電壓生成模塊4和第三寄存器5-3，上位機與第三存儲器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，脈衝發放模塊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的輸出端與用於對心臟放電的電極相連。倍壓電路13和充電電容14之間的電路上設置第四開關16，在充電電容14和電極之間的電路上設置第五開關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控制心電信號採集模塊3採集自身心跳信號，並將該心跳信號在比較器2中與事先設置好的感知閾值進行比較，比較後的結果返回至上位機，在上位機判斷心臟自身是否工作正常，如果檢測到自身心臟信號大於感知閾值，則判斷心臟正常工作，則暫時不發放起搏脈衝，持續該心電信號採集過程直至檢測到自身心臟信號小於感知閾值，則判斷心跳未能正常工作，則邏輯控制模塊I控制脈衝發放模塊6發放起搏脈衝進行心臟起搏，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，或者上位機發送了起搏命令，則上位機將命令傳送到邏輯控制模塊1，邏輯控制模塊I選擇脈衝發放模塊6開始工作，執行脈衝發放功能，同時邏輯控制模塊I將起搏脈衝的參數傳送到第三寄存器5-3中，電壓生成模塊4根據第三寄存器5-3的內容對起搏電壓進行生成送往脈衝發放模塊6，最後由脈衝發放模塊6通過電極發送起搏脈衝刺激心臟，完成起搏過程。
[0029]若該集成電路執行心電數據採集功能時，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入心電信號放大電路9，將很小的心臟信號進行放大後，再進入心電信號濾波電路10進行濾波，此時，此時如果上位機發來的是心電數據採集命令，則邏輯控制模塊I選擇將心電信號濾波電路10的輸出送入模數轉換器11直接進行心電信號的採集，通過模數轉換後的心電信號便存放在第二寄存器5-2中，上位機可根據需要從第二寄存器5-2中讀取心電信號採集結果；如果上位機發送的是感知命令，則邏輯控制模塊I會將進行濾波後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換成可比較電壓並與濾波後心電信號在心電信號幅度比較器12內進行比較，並將比較結果暫存在第一寄存器5-1中，上位機讀取第一寄存器5-1內容來判斷是否繼續發放起搏脈衝。
[0030]如果電路需要執行起搏命令，則邏輯控制模塊I首先將起搏脈衝的參數存在第四寄存器5-4中，電壓生成模塊4根據第四寄存器5-4中的值生成基礎電壓，倍壓電路13再對基礎電壓進行倍壓處理，達到設定的起搏電壓值後，邏輯控制模塊I選擇接通第四開關16將倍壓電路的輸出接入充電電容14進行充電，同時斷開充電電容14與電極的連接第五開關17，當充電電容14電量充滿時，邏輯控制模塊斷開第四開關16而閉合第五開關17，此時充電電容14上的電壓便通過電極對心臟進行放電,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，更接近於國際發展方向，同時為了解決現有起搏器器件繁多、不利於設計和測試的問題，將現有起搏器的功能進行了劃分，把起搏器除上位機外的功能進行了整合，該集成電路包含了以前起搏器電路的所有功能，而且預留了擴展功能，在使用擴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、擴大體積和增加產品功耗。
[0032]本實用新型和現有技術的原電路相比是電路元器件得到了大規模的減少，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，而且節省了人員和大量檢測設備，這樣會使設計開發時間縮短以及生產程序簡化，使起搏器的上市時間大量縮短，從而提高產品競爭力。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，這對於起搏器也尤為重要，而由於器件的減少，測試投入肯定也會降低，同時體積肯定會減小，更重要的是由於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於電能的耗盡而需要更換起搏器的風險極大程度降低，同時這也讓起搏器生產過程的測試和質量管控相比現在都變得簡單方便不少，為公司節省了大量的人力財力，而且為社會節省了資源，產生很好的社會效益。
【權利要求】
1.一種心臟起搏器集成電路，其特徵在於，包括邏輯控制模塊(I)、心電信號採集模塊(3)、脈衝發放模塊(6)及比較器(2)，邏輯控制模塊(I)的輸入端與外接的上位機的輸出端相連，邏輯控制模塊⑴的第一輸出端與心電信號採集模塊⑶的控制端相連，邏輯控制模塊⑴的第二輸出端與脈衝發放模塊(6)的控制端相連；心電信號採集模塊(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的輸入端相連。
2.根據權利要求1所述的一種心臟起搏器集成電路，其特徵在於，心電信號採集模塊(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.根據權利要求2所述的一種心臟起搏器集成電路，其特徵在於，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.根據權利要求3所述的一種心臟起搏器集成電路，其特徵在於，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)的輸出端與上位機相連。
5.根據權利要求3所述的一種心臟起搏器集成電路，其特徵在於，心電信號濾波電路(10)的第二輸出端上還連接有模數轉換器(11)，模數轉換器(11)的輸出端連接有第二寄存器(5-2)，第二寄存器(5-2)與上位機相連。
6.根據權利要求5所述的一種心臟起搏器集成電路，其特徵在於，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.根據權利要求6所述的一種心臟起搏器集成電路，其特徵在於，脈衝發放模塊(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)的輸出端與用於對心臟放電的電極相連。
8.根據權利要求1?7中任意一項所述的一種心臟起搏器集成電路，其特徵在於，邏輯控制模塊(I)與上位機之間還設置通訊模塊(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 優先權日:2014年6月23日
【發明者】何技鋒, 陳小龍, 楊天成, 許新雁 申請人:陝西秦明醫學儀器股份有限公司