具有非接触供电功能的心脏起搏器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有非接触供电功能的心脏起搏器，包括蓄电池、外置起搏器电路和体内能量接收装置，蓄电池与外置起搏器电路相连接，外置起搏器电路外端设有无线心电传感器，无线心电传感器安装在体外心脏处，体内能量接收装置设置在左肩皮肤内，外置起搏器电路与体内能量接收装置通过电磁耦合相连接，体内能量接收装置通过电极与心脏相连接。本发明专利技术通过对心电信号的测量利用心率变异特性判断心脏的疲劳程度，控制需要提供的脉冲电压的幅值和导通刺激时间；心电信号检测滤波电路、蓄电池和非接触供电原边电路均安装在体外，仅将非接触供电副边电路安装在患者体内，大大减少了内置电路的体积，且不再需要定期手术以更换电池。

Cardiac pacemaker with non contact power supply

The invention discloses a contactless power supply function of pacemaker, including batteries, external pacemaker circuit and energy receiving device, battery and an external pacemaker circuit connected, external pacemaker circuit is arranged outside the wireless ECG sensor, wireless ECG sensor installed in the heart in vitro, in vivo energy receiving device is arranged on the left shoulder in the skin the external circuit, pacemaker and in vivo energy receiving device is connected by electromagnetic coupling, the energy in the receiving device is connected through the electrode and the heart. The present invention by measuring the use of heart rate variability characteristics of fatigue degree evaluation of the heart ECG signal, the amplitude of the pulse control need to provide voltage and conduction stimulation time; ECG signal detection and filter circuit, the battery and the contactless power supply primary circuit are installed in vitro, only the contactless power supply side circuit is installed in a patient, the built-in circuit greatly reduces the volume, and no longer need regular operation to replace the battery.

【技术实现步骤摘要】
具有非接触供电功能的心脏起搏器
本专利技术涉及心脏起搏器的
，具体涉及一种具有非接触供电功能的心脏起搏器，能实现在体外对心脏的跳动状态进行监测和起搏，属于医疗电子的领域。
技术介绍
心脏起搏器用于对人体心脏起搏作辅助刺激，通常安装在病人左肩下的体内皮肤，在左前胸的皮肤下置入起搏器，使皮肤撑起构成囊袋，在左前胸的锁骨下的静脉穿刺通入电极，电极由静脉通到心脏并由前端螺纹钩刺入心脏的内侧进行固定，如图1所示。由于传统的起搏器通常比较大，安装后患者的皮肤很长时间不能闭合，洗澡、运动受到限制。患者所受痛苦无法言表，有些患者甚至足不出户，许多人无法上班、工作和跑步等剧烈运动。由于传统的起搏器内置一次性电池，这样的心脏起搏器要想保持10年左右长时间的工作，必须要做到足够大，而且为了节省电量不能做剧烈运动，还要定期的更换。当皮肤几年后刚刚闭合，能够洗澡，出汗也不会浸入体内的时候，下一次手术又开始了，患者的生存质量仅维持在最低的水平。也有学者提出了基于无线供电的起搏器，但这些起搏器仍然需要内置电池和无线通信电路、检测电路，起搏器的体积无法缩小到手术后皮肤完全闭合的程度。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有非接触供电功能的心脏起搏器，只需在患者体内装设体内能量接收装置，体外检测心电信号和采用推算电极电压方法进行非接触供电，不需要直接检测心脏电极两侧的电压，也不需要加装与外置通信电路，减小植入的整体体积，延长了使用寿命，能够永久工作不需更换，使患者避免多次手术的痛苦。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种具有非接触供电功能的心脏起搏器，包括蓄电池、外置起搏器电路和体内能量接收装置，蓄电池与外置起搏器电路相连接，外置起搏器电路外端设有无线心电传感器，无线心电传感器安装在体外心脏处，体内能量接收装置设置在左肩皮肤内，外置起搏器电路与体内能量接收装置通过电磁耦合相连接，体内能量接收装置通过电极与心脏相连接。所述体内能量接收装置包括非接触供电副边线圈、整流电路、滤波电路和电极接口，非接触供电副边线圈通过电磁耦合与非接触供电原边线圈相连接，非接触供电副边线圈与整流电路相连接，整流电路与滤波电路相连接，滤波电路与电极接口相连接，电极接口与电极相连接。所述外置起搏器电路包括信号检测滤波电路、控制电路、非接触供电原边电路和非接触供电原边线圈，无线心电传感器与信号检测滤波电路相连接，信号检测滤波电路与控制电路相连接，控制电路与非接触供电原边电路相连接，非接触供电原边电路与非接触供电原边线圈相连接。所述控制电路包括三轴陀螺仪、A/D转换电路、数据处理分析电路、疲劳程度判断电路和输出控制电路，A/D转换电路与信号检测滤波电路相连接，三轴陀螺仪、A/D转换电路分别与数据处理分析电路相连接，数据处理分析电路与疲劳程度判断电路相连接，疲劳程度判断电路与输出控制电路相连接，输出控制电路与非接触供电原边电路相连接。所述无线心电传感器以可穿戴方式安装在体外心脏附近的围胸服装内，非接触供电原边线圈和非接触供电副边线圈平行安装在左肩下，非接触供电原边线圈和非接触供电副边线圈之间的距离在0.3~0.5cm之间，非接触供电原边线圈和非接触供电副边线圈以非接触方式传输磁场能量。所述非接触供电副边线圈是用细铜漆包线绕制而成的线圈，整流电路和滤波电路为贴片元件。其工作原理是：无线心电传感器采集使用者的心电信号，信号检测滤波电路利用其内的运算放大器将微弱的心电信号放大、滤波、电压抬升最终生成心电模拟信号的波形；A/D转换电路将心电模拟信号波形转换成数字信号送到数据处理分析电路进行分析处理，由疲劳程度判断电路根据心电信号的处理结果判断心脏的状态，输出控制电路控制非接触供电原边电路的的开关器件的占空比ton，由非接触供电原边线圈对非接触供电副边线圈传递能量，体内能量接收装置整流滤波后由电极对心脏实施起搏刺激。所述疲劳程度判断电路判断心脏疲劳的方法：测量心电信号波形RR波峰间的时间差，计算心率的变异特性，若RR波峰间期的时间大于正常的时间范围则判定为疲劳。所述输出控制电路通过控制非接触供电原边电路开关器件的占空比ton以改变电极的输出电压uo，输出控制电路通过判断和控制非接触供电原边电路总的供电时间，以改变电极输出电压uo的持续时间，持续时间是一次心电脉冲的导通刺激时间ttot。所述三轴陀螺仪测定三维空间三个坐标轴6个方向的位置、移动轨迹和加速度，将得到的信号送到数据处理和分析电路处理进行分析处理，当检测到身体移动时，输出控制电路立即加强心脏起搏刺激信号，增大刺激的电压幅值并延长心电脉冲的导通刺激时间ttot。本专利技术通过对心电信号的测量，利用心率变异特性判断心脏的疲劳程度，由疲劳程度判断模块判断疲劳程度，通过输出控制电路控制非接触供电原边电路向非接触供电副边线圈提供的脉冲电压的幅值大小和刺激时间长短；同时，通过三轴陀螺仪测量患者的身体变化，实现主动起搏的判断。与传统的起搏器不同的，本专利技术将心电信号检测滤波电路、心脏起搏器、电池和非接触供电原边电路均安装在身体之外，仅将非接触供电副边电路安装在患者左前胸皮下囊袋内，这样可以大大减少内置电路的体积，且不再需要定期手术以更换起搏器的电池。本专利技术基于无线供电技术的起搏器，无需内置电池、无线通信电路和检测电路，体内能量接收装置不需要直接检测心脏电极两侧电压，也不需要加装与外置起搏器电路相匹配的通信电路，与以往的内置双腔起搏器相比，体内能量接收装置的体积减小到原来的1/4以下，厚度减小到原来的1/3以下，体内能量接收装置植入后能够永久工作不需更换。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为传统的心脏起搏器安装位置图。图2为本专利技术的原理框图。图3为本专利技术的信号检测滤波电路的电路图。图4为本专利技术的心电信号波形。图5为本专利技术的非接触供电线圈相对位置图。图6为本专利技术的电路电压波形。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种具有非接触供电功能的心脏起搏器，原理框图如图2所示，包括蓄电池9、外置起搏器电路27和体内能量接收装置11。蓄电池9作为整个装置的电源，为整个装置提供电能支持，蓄电池9与外置起搏器电路27相连接，外置起搏器电路27外端设有无线心电传感器25，无线心电传感器25安装在体外心脏处，体内能量接收装置11设置在左肩皮肤内，外置起搏器电路27与体内能量接收装置11通过电磁耦合相连接，体内能量接收装置11通过电极与心脏相连接。无线心电传感器25以可穿戴方式安装在体外心脏附近的围胸服装内，实现对患者心电信号的采集，无线心电传感器25与外置起搏器电路27相连接。外置起搏器电路27包括信号检测滤波电路1、控制电路12、非接触供电原边电路7和非接触供电原边线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有非接触供电功能的心脏起搏器，其特征在于，包括蓄电池（9）、外置起搏器电路（27）和体内能量接收装置（11），蓄电池（9）与外置起搏器电路（27）相连接，外置起搏器电路（27）外端设有无线心电传感器（25），无线心电传感器（25）安装在体外心脏处，体内能量接收装置（11）设置在左肩皮肤内，外置起搏器电路（27）与体内能量接收装置（11）通过电磁耦合相连接，体内能量接收装置（11）通过电极与心脏相连接；所述外置起搏器电路（27）包括信号检测滤波电路（1）、控制电路（12）、非接触供电原边电路（7）和非接触供电原边线圈（13），无线心电传感器（25）与信号检测滤波电路（1）相连接，信号检测滤波电路（1）与控制电路（12）相连接，控制电路（12）与非接触供电原边电路（7）相连接，非接触供电原边电路（7）与非接触供电原边线圈（13）相连接；所述控制电路（12）包括三轴陀螺仪（2）、A/D转换电路（3）、数据处理分析电路（4）、疲劳程度判断电路（5）和输出控制电路（6），A/D转换电路（3）与信号检测滤波电路（1）相连接，三轴陀螺仪（2）、A/D转换电路（3）分别与数据处理分析电路（4）相连接，数据处理分析电路（4）与疲劳程度判断电路（5）相连接，疲劳程度判断电路（5）与输出控制电路（6）相连接，输出控制电路（6）与非接触供电原边电路（7）相连接；其工作原理是：无线心电传感器（25）采集使用者的心电信号，信号检测滤波电路（1）利用其内的运算放大器将微弱的心电信号放大、滤波、电压抬升最终生成心电模拟信号的波形；A/D转换电路（3）将心电模拟信号波形转换成数字信号送到数据处理分析电路（4）进行分析处理，由疲劳程度判断电路（5）根据心电信号的处理结果判断心脏的状态，输出控制电路（6）控制非接触供电原边电路（7）的开关器件的占空比...

【技术特征摘要】
1.一种具有非接触供电功能的心脏起搏器，其特征在于，包括蓄电池（9）、外置起搏器电路（27）和体内能量接收装置（11），蓄电池（9）与外置起搏器电路（27）相连接，外置起搏器电路（27）外端设有无线心电传感器（25），无线心电传感器（25）安装在体外心脏处，体内能量接收装置（11）设置在左肩皮肤内，外置起搏器电路（27）与体内能量接收装置（11）通过电磁耦合相连接，体内能量接收装置（11）通过电极与心脏相连接；所述外置起搏器电路（27）包括信号检测滤波电路（1）、控制电路（12）、非接触供电原边电路（7）和非接触供电原边线圈（13），无线心电传感器（25）与信号检测滤波电路（1）相连接，信号检测滤波电路（1）与控制电路（12）相连接，控制电路（12）与非接触供电原边电路（7）相连接，非接触供电原边电路（7）与非接触供电原边线圈（13）相连接；所述控制电路（12）包括三轴陀螺仪（2）、A/D转换电路（3）、数据处理分析电路（4）、疲劳程度判断电路（5）和输出控制电路（6），A/D转换电路（3）与信号检测滤波电路（1）相连接，三轴陀螺仪（2）、A/D转换电路（3）分别与数据处理分析电路（4）相连接，数据处理分析电路（4）与疲劳程度判断电路（5）相连接，疲劳程度判断电路（5）与输出控制电路（6）相连接，输出控制电路（6）与非接触供电原边电路（7）相连接；其工作原理是：无线心电传感器（25）采集使用者的心电信号，信号检测滤波电路（1）利用其内的运算放大器将微弱的心电信号放大、滤波、电压抬升最终生成心电模拟信号的波形；A/D转换电路（3）将心电模拟信号波形转换成数字信号送到数据处理分析电路（4）进行分析处理，由疲劳程度判断电路（5）根据心电信号的处理结果判断心脏的状态，输出控制电路（6）控制非接触供电原边电路（7）的开关器件的占空比ton，由非接触供电原边线圈（13）对非接触供电副边线圈（14）传递能量，体内能量接收装置（11）整流滤波后由电极对心脏实施起搏刺激。2.根据权利要求1所述的具有非接触供电功能的心脏起搏器，其特征在于，所述体内...

【专利技术属性】
技术研发人员：周成虎，李小魁，骆继明，陈朝阳，张秋慧，贾贞贞，张菲菲，许峰宽，周建炜，朱永彪，马楚欣，李柏松，袁勋，邢伟伟，刘磊，贾立冬，吴红波，吴涛，张坤，陈冰洋，王振涛，王京，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：河南,41