一种低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统技术方案

本发明专利技术涉及一种低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统，包括体外装置和植入体装置，所述体外装置通过无线通讯连接至植入体装置，所述植入体装置包括电源电路、采样电路、刺激电路、通讯模块、存储模块和MCU，所述体外装置包括无线通讯模块、通讯唤醒模块和磁铁；所述采样电路、刺激电路、通讯模块、存储模块均电性连接至MCU，所述无线通讯模块电性连接至充电模块，所述磁铁通讯连接至MCU。本发明专利技术能够运行在不同模式，在通讯过程中通过单片机提高功率满足响应模式需求，通过降低通讯时间占比维持较低功耗，满足通讯过程中的正常运行。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统
本专利技术属于信号传输领域，具体涉及一种低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统。
技术介绍
植入式医疗仪器属于微型医疗仪器，种类很多，如植入式心脏起搏器和除颤器、植入式神经刺激器、植入式肌肉刺激器、植入式生理信号记录器、植入式药物泵等，一般包含体内植入装置和体外控制装置，两者之间通过双向无线通信交换信息。植入式医疗仪器的体内植入装置一般用电池供电，体内植入装置的功耗决定了产品的使用寿命，功耗越低产品的使用寿命越长，产品寿命增加对于患者而言可以减少手术更换的频率，降低医疗费用并减少手术痛苦。体内植入装置与体外控制装置进行无线通信的通信电路要消耗电池能源，同样要求低功耗，而一般射频无线通信电路工作时的功耗相对植入医疗设备而言比较大，需要采用一定的方法来降低无线通信电路的平均功耗。在现有技术中，一般采用侦听工作状态和唤醒工作状态两种工作状态，植入式医疗仪器一上电后即处于侦听工作状态，侦听工作状态的每个循环周期T包括一个唤醒期间T1和一个休眠期间T-T1，唤醒期间打开无线通信电路，功耗很大，休眠期间关闭无线通信电路，功耗很低，以此来降低无线通信电路的平均功耗。但是这种侦听工作状态的平均功耗取决于唤醒时间T1和循环周期T的占空比，不管怎样还是有一定的功耗，而且要想获得较好的通信实时响应效果，唤醒时间T1和循环周期T的占空比不能够太小，最终的平均功耗在整体功耗中还是占有一定的比例。而实际上体内植入装置需要体外程控的时间很少，绝大部分时间不需要程控，因此现有技术中绝大部份侦听工作状态的平均功耗是浪费的。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统，能够运行在不同模式，在通讯过程中通过单片机提高功率满足响应模式需求，通过降低通讯时间占比维持较低功耗，满足通讯过程中的正常运行。本专利技术的技术方案如下所示：一种低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统，包括体外装置和植入体装置，所述体外装置通过无线通讯连接至植入体装置，所述植入体装置包括电源电路、采样电路、刺激电路、通讯模块、存储模块和MCU，所述体外装置包括无线通讯模块、通讯唤醒模块和磁铁；所述采样电路、刺激电路、通讯模块、存储模块均电性连接至MCU，所述无线通讯模块电性连接至充电模块，所述磁铁通讯连接至MCU。优选的，所述通讯唤醒模块包括控制模块、电压输出模块和充电线圈，所述控制模块通过无线通讯模块通讯连接至通讯模块，所述控制模块还通过电压输出模块和充电线圈通讯连接至通讯模块。优选的，所述体外装置和植入体装置采用蓝牙通讯，所述通讯模块和无线通讯模块中均设置有蓝牙芯片。优选的，所述存储模块采用FRAM。优选的，所述低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统的工作模式包括低功耗模式和通讯模式。优选的，所述低功耗模式下，MCU以预设的采样频率通过控制刺激电路和采样电路对脑电信号进行采集，并根据预设的触发条件来存储脑电信号缓存至存储模块。优选的，所述通讯模式下，控制模块经过充电线圈唤醒通讯模块，使得通讯模块与无线通讯模块之间建立通信；所述控制模块向MCU发送指令，MCU做出应答并向控制模块发送脑电信息。优选的，在所述低功耗模式下，还可以通过磁铁来外部指令的触发媒介，来手动触发MCU，利用刺激电路和采样电路对脑电信号进行采集。优选的，所述MCU向控制模块发送脑电信息的发送间隔取MCU的采样时间、控制模块的刷新时间、MCU和控制模块间的通讯延迟三者中的最大值。本专利技术的技术效果如下所示：本专利技术提供的系统通过植入体部分持续对脑电进行检测，以低功耗模式运行；当检测到的脑电信号触发刺激阈值时，进入响应模式；植入体与外界通讯进行数据传输或充电时，切换到通讯模式。通讯模式通过单片机提高功率满足响应模式需求，通过降低通讯时间占比维持较低功耗，满足通讯过程中的正常运行。附图说明图1为本专利技术的连接框图。具体实施方式下面将结合说明书附图对本专利技术的实施例进行详细说明。如图1所示，一种低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统，包括体外装置和植入体装置，植入体包括MCU、用于给植入体装置供电的电源模块、经电极与组织接触的采样电路和刺激电路、与体外部分通讯的通讯模块，所述体外装置包括无线通讯模块、通讯唤醒模块和磁铁；采样电路、刺激电路、通讯模块、存储模块均电性连接至MCU，无线通讯模块电性连接至充电模块，磁铁通讯连接至MCU。作为本专利技术的一种实施方式，通讯唤醒模块包括控制模块、电压输出模块和充电线圈，控制模块通过无线通讯模块通讯连接至通讯模块，控制模块还通过电压输出模块和充电线圈通讯连接至通讯模块，控制模块与通讯模块可归属于同一设备，或独立存在。作为本专利技术的一种实施方式，体外装置和植入体装置采用蓝牙通讯，所述通讯模块和无线通讯模块中均设置有蓝牙芯片。作为本专利技术的一种实施方式，存储模块采用FRAM对脑电信息进行缓存。作为本专利技术的一种实施方式，低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统的工作模式包括低功耗模式和通讯模式。作为本专利技术的一种实施方式，低功耗模式下，MCU以预设的采样频率通过控制刺激电路和采样电路对脑电信号进行采集，并根据预设的触发条件来存储脑电信号缓存至存储模块，本实施例中采样频率设置在100~2000Hz之间；在低功耗模式下，还可以通过磁铁来外部指令的触发媒介，来手动触发MCU，利用刺激电路和采样电路对脑电信号进行采集，独立磁铁划过植入体时，MCU模块执行特定的指令，该指令找本实施例中为记录存储实时脑电信息。作为本专利技术的一种实施方式，通讯模式下，控制模块经过充电线圈唤醒通讯模块，使得通讯模块与无线通讯模块之间建立通信；控制模块向MCU发送指令，MCU做出应答并向控制模块发送脑电信息，本事实例中控制模块以特定频率向充电线圈输出电压后，划过植入体，唤醒通讯模块，同时体外部分的通讯模块与植入体通讯，本实施例中特定的唤醒频率设置为2.4G。作为本专利技术的一种实施方式，MCU向控制模块发送脑电信息的发送间隔取MCU的采样时间、控制模块的刷新时间、MCU和控制模块间的通讯延迟三者中的最大值。本专利技术中分为通讯模式和低功耗模式，以双模式交叉运行的方式来完成对脑电信号的采集，其中当脑电信号触发MCU中的阈值时，还会进入到一段短暂的响应模式中，其中响应模式作为一种准备进入通讯的过度状态；通讯模式下功耗较高，待信息传递完成后，重新采集脑电信号，判断下一步需要进入的模式，普通状态下皆处于低功耗模式，且可已通过磁铁手动触发MCU记录脑电信号，进入通讯模式，方便记录信息。最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本专利技术的具体实施方式，用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制，本专利技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统，其特征在于，包括体外装置和植入体装置，所述体外装置通过无线通讯连接至植入体装置，所述植入体装置包括电源电路、采样电路、刺激电路、通讯模块、存储模块和MCU，所述体外装置包括无线通讯模块、通讯唤醒模块和磁铁；所述采样电路、刺激电路、通讯模块、存储模块均电性连接至MCU，所述无线通讯模块电性连接至充电模块，所述磁铁通讯连接至MCU。/n

【技术特征摘要】
1.一种低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统，其特征在于，包括体外装置和植入体装置，所述体外装置通过无线通讯连接至植入体装置，所述植入体装置包括电源电路、采样电路、刺激电路、通讯模块、存储模块和MCU，所述体外装置包括无线通讯模块、通讯唤醒模块和磁铁；所述采样电路、刺激电路、通讯模块、存储模块均电性连接至MCU，所述无线通讯模块电性连接至充电模块，所述磁铁通讯连接至MCU。


2.根据权利要求1所述的低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统，其特征在于，所述通讯唤醒模块包括控制模块、电压输出模块和充电线圈，所述控制模块通过无线通讯模块通讯连接至通讯模块，所述控制模块还通过电压输出模块和充电线圈通讯连接至通讯模块。


3.根据权利要求1所述的低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统，其特征在于，所述体外装置和植入体装置采用蓝牙通讯，所述通讯模块和无线通讯模块中均设置有蓝牙芯片。


4.根据权利要求1所述的低功耗的植入式闭环自响应神经刺激系统，其特征在于，所述存储模块采用FRAM。


5.根据权利要求2所述的低功耗的植入式闭环自响应神经刺激...

【专利技术属性】
技术研发人员：周华明，陈新蕾，曹鹏，
申请(专利权)人：杭州诺为医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33