专利名称：具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统及方法
技术领域：
本发明涉及植入式医疗设备领域，尤其是具有自动报警功能的神经电刺激系统。
背景技术：
神经电刺激在神经功能失调治疗和神经损伤康复中具有重要的作用。植入式神经电刺激系统通过在人体内诸如运动神经、感觉神经的特定神经处植入电极，来释放高频电刺激，以对特定神经核团进行刺激，从而使人体机能恢复到正常运作的状态。目前，植入式神经电刺激系统主要包括用于治疗以帕金森病等典型运动障碍型疾病的植入式脑深部电刺激(DBS，俗称脑起搏器)，植入式脑皮层刺激(CNQ，植入式脊髓电刺激系统(SCS)，植入式骶神经电刺激系统(SNS)，植入式迷走神经电刺激系统(VNS)等等。已知的植入式神经电刺激系统通常主要包括脉冲发生器、电极以及体外控制装置。其中，脉冲发生器与电极相连接从而将脉冲发生器所产生的脉冲传输到电极，以对神经进行电刺激。体外控制装置包括医生程控仪、病人控制器。其中，病人控制器是为病人配备的用来根据自己的情况控制开关或者调节体内脉冲发生器的输出参数的装置，病人通常仅能够在医生设置的调节范围内自行调节。病人控制器可通过无线通信模式、磁性线圈或其他通信方式与脉冲发生器进行通信。当脉冲发生器检测到系统故障或异常时，通常需要及时报警通知病人，病人根据故障或异常情况去医院请医生排除故障或自行排除。目前市场上的脉冲发生器中尚无上述故障或异常自动报警功能，只能等病人发现异常或者感到不适时到医院由医生通过医生程控器排除故障，因此无法及时地处理故障。尤其是当病人正在进行特定行为如驾车时，对植入病人及他人都存在一定的风险。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能耗较低的具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，在脉冲发生器检测到系统故障或异常时，能够通过无线通信模块自动唤醒病人控制器并由病人控制器发出报警信号，及时通知病人排除故障或异常。根据本发明所提供的技术方案，一种具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，包括植入体内的脉冲发生器，所述脉冲发生器包括第一无线通信模块；位于体外的病人控制器，所述病人控制器包括用于和脉冲发生器无线通信的第二无线通信模块、微处理模块、报警模块；当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时发出唤醒信号自动唤醒病人控制器进入无线通信状态，所述脉冲发生器将报警信息通过第一无线通信模块和第二无线通信模块传送至病人控制器，所述病人控制器的报警模块发出病人可感知的报警信号。优选地，所述病人控制器接收到报警信息后，由所述病人控制器的微处理模块对该报警信息进行分析，如确认系统发生故障或异常，则所述病人控制器的微处理器模块向
4报警模块发出报警命令。优选地，所述病人控制器的报警模块为扬声器、蜂鸣器、光电报警器或振动电机中的一种或多种的组合，系统发生故障或异常时，病人控制器则可以发出声、光、振动等 多种方式的报警信号及时通知病人。优选地，所述脉冲发生器和病人控制器均具有聆听状态及全速通信状态至少两种状态，当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常后向病人控制器发出唤醒信号时，所述病人控制器处于聆听状态；当所述病人控制器接收脉冲发生器传送的报警信息时，所述病人控制器处于全速通信状态。优选地，当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时，所述脉冲发生器的第一无线通信模块持续地或定时地向病人控制器的第二无线通信模块发出唤醒信号，所述病人控制器的第二无线通信模块始终处于持续聆听状态。优选地，当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时，所述脉冲发生器的第一无线通信模块定时向病人控制器的第二无线通信模块发出唤醒信号，所述病人控制器的第二无线通信模块与第一无线通信模块同步且定时地处于聆听状态。优选地，所述病人控制器还包括第三通讯模块，所述第三通讯模块将接收到的脉冲发生器发出的报警信息通过蜂窝无线通讯网络或标准电话网络上传给主治医师的远程监测系统。优选地，当病人控制器接收到脉冲发生器发出的报警信息后，所述第三通讯模块自动地上传该报警信息或由病人确认后再上传该报警信息至远程监测系统。优选地，所述的故障或异常信号为电池异常、电极异常、系统复位、自检故障中的一种或多种的组合。优选地，所述植入式神经电刺激系统为植入式脑深部电刺激系统、植入式脑皮层电刺激系统、植入式脊髓电刺激系统、植入式骶神经电刺激系统或植入式迷走神经电刺激系统中的一种。本发明还提供了一种植入式神经电刺激系统自动报警的方法，该系统的脉冲发生器包括第一无线通信模块，病人控制器包括用于和脉冲发生器无线通信的第二无线通信模块、微处理模块、报警模块，包括以下步骤A 所述脉冲发生器进行系统自检；B:当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时发出唤醒信号自动唤醒病人控制器进入无线通信状态；C:所述脉冲发生器将报警信息通过第一无线通信模块和第二无线通信模块传送至病人控制器；D 由所述病人控制器的报警模块发出病人可感知的报警信号。优选地，在步骤C和D之间还有由所述病人控制器的微处理模块对该报警信息进行分析确认的步骤，如确认系统发生故障或异常，则所述病人控制器的微处理器模块向报警模块发出报警命令。优选地，所述病人控制器的报警模块为扬声器、蜂鸣器、光电报警器或振动电机中的一种或多种的组合。优选地，在步骤B中当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时，所述脉冲发生器的第一无线通信模块持续地或定时地向病人控制器的第二无线通信模块发出唤醒信号， 所述病人控制器的第二无线通信模块始终处于持续聆听状态。优选地，在步骤B中当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时，所述脉冲发生器的第一无线通信模块定时向病人控制器的第二无线通信模块发出唤醒信号，所述病人控制器的第二无线通信模块与第一无线通信模块同步且定时地处于聆听状态。优选地，所述病人控制器还包括第三通讯模块，所述第三通讯模块将接收到的脉冲发生器发出的报警信息通过蜂窝无线通讯网络或标准电话网络上传给主治医师的远程监测系统。优选地，在步骤D后，所述第三通讯模块自动地上传该报警信息或由病人确认后再上传该报警信息至远程监测系统。优选地，所述的系统故障或异常信号为电池异常、电极异常、系统复位、自检故障中的一种或多种的组合。优选地，所述植入式神经电刺激系统为植入式脑深部电刺激系统、植入式脑皮层电刺激系统、植入式脊髓电刺激系统、植入式骶神经电刺激系统或植入式迷走神经电刺激系统中的一种。与现有技术相比，本发明的优点是本发明利用了脉冲发生器与病人控制器中已有的无线通信模块，仅需软件控制即可实现当脉冲发生器检测到系统故障或异常时，脉冲发生器通过无线通信模块自动唤醒病人控制器进入全速通信模式，将检测到的信号传送给病人控制器，由病人控制器对该信号进行分析，如果判断系统发生故障或异常，设置在病人控制器内报警模块则自动发出报警信号，能够及时通知病人排除故障或异常，无需增加额外的耗能装置，能耗较小。
附图1为本发明的模块原理图(第一种实施方式)；附图2为本发明的模块原理图(第二种实施方式)；附图3为本发明的自动报警程序流程图；其中1、脉冲发生器；101、第一无线通信模块；102、第一电源；2、病人控制器；201、第二无线通信模块；202、微处理模块；203、报警模块；204、第二电源；205、第三通信模块。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细的说明实施方式一如附图1所示，一种具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，包括植入体内的脉冲发生器1，所述脉冲发生器1包括第一无线通信模块101及第一电源102 ；以及位于体外的病人控制器2，所述病人控制器2包括用于和脉冲发生器1无线通信的第二无线通信模块201、微处理模块202、报警模块203及第二电源204。正常工作状态下所述的病人控制器2与脉冲发生器1通过第一无线通信模块101 和第二无线通信模块201自动定时通信。由于脉冲发生器1是植入病人体内的其电池容量是固定的，为了节约电能脉冲发生器大部分时间处于休眠状态，脉冲发生器1与病人控制器2以一定的频率定时开启通信窗口进行通信，也就是说脉冲发生器1和病人控制器同时处于休眠状态且同时处于聆听状态。当然，由于病人控制器2不受电池容量有限的限制，正常工作状态下也可以始终处于聆听状态病人控制器2与病人植入体内的脉冲发生器1是一对一通信的，即脉冲发生器1 发出的信号只能被对应的唯一一个病人控制器2收到，该唯一的病人控制器2也只能控制该病人体内的脉冲发生器1。病人控制器2通常放置在距离病人较近的地方，如休息时放置在床头，因此无线通信信号可被可靠地侦听到。附图3示出了本发明的植入式神经电刺激系统自动报警的方法，首先脉冲发生器自检，当所述脉冲发生器1判断出检测到系统故障或异常时，则发出唤醒信号自动唤醒病人控制器2进入无线通信状态，然后脉冲发生器1将报警信息通过第一无线通信模块101 和第二无线通信模块201传送至病人控制器2，由所述病人控制器2的微处理模块202对该报警信息进行分析，如病人控制器2判断系统确实发生了故障或异常，则所述病人控制器2 的微处理模块202向报警模块203发出病人可感知到的报警信号，及时通知植入病人去医院排除故障避免可能发生的危险。如判断系统未发生故障或异常，则病人控制器2不发出报警信号。当病人控制器2接收到报警信息后，例如一些严重且确定的报警信号，比如电池电压过低，病人控制器2的微处理模块202也可以不对报警信息进行分析直接向报警模块 203发出报警命令。与现有技术相比，本发明利用了脉冲发生器与病人控制器中已有的无线通信模块，无需在脉冲发生器内再增加额外的耗能报警装置，仅需软件控制即可实现当脉冲发生器检测到系统故障或异常后自动报警，及时通知病人排除故障或异常，能耗极小。所述的脉冲发生器自检的系统故障或异常信号为电池异常、电极异常、系统复位、 自检故障中的一种或多种的组合。病人控制器2的报警模块203可以是扬声器、蜂鸣器、 光电报警器或振动电机中的一种或多种的组合，当脉冲发生器自检发生故障或异常时发出声、光或振动信号等可被病人感知的信号自动报警及时通知病人。脉冲发生器1和病人控制器2均具有聆听状态及全速通信状态至少两种状态，当所述脉冲发生器1检测到系统故障或异常后向病人控制器2发送唤醒信号时，所述脉冲发生器1和病人控制器2都处于聆听状态；当所述病人控制器2接收脉冲发生器传送的报警信息时，所述脉冲发生器1和病人控制器2都处于全速通信状态。当所述脉冲发生器1检测到系统故障或异常时，可以有多种通信方式将报警信息传递给病人控制器2。第一种通信方式是，脉冲发生器1的第一无线通信模块101持续向病人控制器2的第二无线通信模块201发出唤醒信号，病人控制器2的第二无线通信模块 201也始终处于持续聆听状态。这种通信方式能够保证脉冲发生器1在第一时间将报警信息传递给病人控制器2，但相对耗电。第二种通信方式是，当脉冲发生器1检测到系统故障或异常时，所述脉冲发生器1 的第一无线通信模块101定时向病人控制器2的第二无线通信模块201发出唤醒信号，由于病人控制器2不受电池容量的限制，所述病人控制器2的第二无线通信模块201始终处于持续聆听状态。
第三种通信方式是，当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时，所述脉冲发生器1的第一无线通信模块101定时向病人控制器2的第二无线通信模块201发出唤醒信号， 所述病人控制器2的第二无线通信模块201与第一无线通信模块101同步且定时地处于聆听状态，这种通信方式相对于上述其他两种更为节省能耗。本发明的具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，可以是植入式脑深部电刺激系统、植入式脑皮层电刺激系统、植入式脊髓电刺激系统、植入式骶神经电刺激系统或植入式迷走神经电刺激系统中的一种。实施方式二 本实施方式的植入式神经电刺激系统的脉冲发生器与实施例一中相同，与实施例一不同的是，如附图2所示，所述病人控制器2在实施例一的基础上还增加了第三通讯模块 205，所述第三通讯模块205将接收到的脉冲发生器1发出的报警信息通过蜂窝无线通讯网络或标准电话网络上传给其主治医师的远程监测系统。医生可以通过安全的网络管理系统看到这些报警信息并及时进行处理。必要的时候，医生可以通过这一系统调整患者设备的工作情况，还可以开具针对该植入病人的治疗处方，节省了病人往来医院的时间和费用。当病人控制器2接收到脉冲发生器1发出的报警信息后，所述第三通讯模块205 可以自动地上传该报警信息至远程监测系统，也可以由病人对该报警信息确认后再上传， 以避免误操作。本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及实质的情况下，本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求保护的范围。
权利要求
1.一种具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，其特征在于包括植入体内的脉冲发生器，所述脉冲发生器包括第一无线通信模块；位于体外的病人控制器，所述病人控制器包括用于和脉冲发生器无线通信的第二无线通信模块、微处理模块、报警模块；当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时发出唤醒信号自动唤醒病人控制器进入无线通信状态，所述脉冲发生器将报警信息通过第一无线通信模块和第二无线通信模块传送至病人控制器，所述病人控制器的报警模块发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，其特征在于 所述病人控制器接收到报警信息后，由所述病人控制器的微处理模块对该报警信息进行分析，如确认系统发生故障或异常，则所述病人控制器的微处理器模块向报警模块发出报警命令。
3.根据权利要求1所述的具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，其特征在于 所述病人控制器的报警模块为扬声器、蜂鸣器、光电报警器或振动电机中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，其特征在于 所述脉冲发生器和病人控制器均具有聆听状态及全速通信状态至少两种状态，当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常后向病人控制器发送唤醒信号时，所述病人控制器处于聆听状态；当所述病人控制器接收脉冲发生器传送的报警信息时，所述病人控制器处于全速通信状态。
5.根据权利要求4所述的具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，其特征在于 当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时，所述脉冲发生器的第一无线通信模块持续地或定时地向病人控制器的第二无线通信模块发出唤醒信号，所述病人控制器的第二无线通信模块始终处于持续聆听状态。
6.根据权利要求4所述的具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，其特征在于 当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时，所述脉冲发生器的第一无线通信模块定时向病人控制器的第二无线通信模块发出唤醒信号，所述病人控制器的第二无线通信模块与第一无线通信模块同步且定时地处于聆听状态。
7.根据权利要求1所述的具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，其特征在于 所述病人控制器还包括第三通讯模块，所述第三通讯模块将接收到的脉冲发生器发出的报警信息通过蜂窝无线通讯网络或标准电话网络上传给主治医师的远程监测系统。
8.根据权利要求7所述的具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，其特征在于 当病人控制器接收到脉冲发生器发出的报警信息后，所述第三通讯模块自动地上传该报警信息或由病人确认后再上传该报警信息至远程监测系统。
9.根据权利要求1所述的具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，其特征在于 所述的系统故障或异常信号为电池异常、电极异常、系统复位、自检故障中的一种或多种的组合。
10.根据权利要求1至9中任一所述的具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统，其特征在于所述植入式神经电刺激系统为植入式脑深部电刺激系统、植入式脑皮层电刺激系统、植入式脊髓电刺激系统、植入式骶神经电刺激系统或植入式迷走神经电刺激系统中的一种。
11.一种植入式神经电刺激系统自动报警的方法，其特征在于该系统的脉冲发生器包括第一无线通信模块，病人控制器包括用于和脉冲发生器无线通信的第二无线通信模块、微处理模块、报警模块，包括以下步骤A 所述脉冲发生器进行系统自检；B 当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时发出唤醒信号自动唤醒病人控制器进入无线通信状态；C:所述脉冲发生器将报警信息通过第一无线通信模块和第二无线通信模块传送至病人控制器；D 由所述病人控制器的报警模块发出病人可感知的报警信号。
12.根据权利要求11所述的一种植入式神经电刺激系统自动报警的方法，其特征在于在步骤C和D之间还有由所述病人控制器的微处理模块对该报警信息进行分析确认的步骤，如确认系统发生故障或异常，则所述病人控制器的微处理器模块向报警模块发出报警命令。
13.根据权利要求11所述的一种植入式神经电刺激系统自动报警的方法，其特征在于所述病人控制器的报警模块为扬声器、蜂鸣器、光电报警器或振动电机中的一种或多种的组合。
14.根据权利要求11所述的一种植入式神经电刺激系统自动报警的方法，其特征在于在步骤B中当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时，所述脉冲发生器的第一无线通信模块持续地或定时地向病人控制器的第二无线通信模块发出唤醒信号，所述病人控制器的第二无线通信模块始终处于持续聆听状态。
15.根据权利要求11所述的一种植入式神经电刺激系统自动报警的方法，其特征在于在步骤B中当所述脉冲发生器检测到系统故障或异常时，所述脉冲发生器的第一无线通信模块定时向病人控制器的第二无线通信模块发出唤醒信号，所述病人控制器的第二无线通信模块与第一无线通信模块同步且定时地处于聆听状态。
16.根据权利要求11所述的一种植入式神经电刺激系统自动报警的方法，其特征在于所述病人控制器还包括第三通讯模块，所述第三通讯模块将接收到的脉冲发生器发出的报警信息通过蜂窝无线通讯网络或标准电话网络上传给主治医师的远程监测系统。
17.根据权利要求16所述的一种植入式神经电刺激系统自动报警的方法，其特征在于在步骤D后，所述第三通讯模块自动地上传该报警信息或由病人确认后再上传该报警信息至远程监测系统。
18.根据权利要求11所述的一种植入式神经电刺激系统自动报警的方法，其特征在于所述的系统故障或异常信号为电池异常、电极异常、系统复位、自检故障中的一种或多种的组合。
19.根据权利要求11至18中任一所述的一种植入式神经电刺激系统自动报警的方法， 其特征在于所述植入式神经电刺激系统为植入式脑深部电刺激系统、植入式脑皮层电刺激系统、植入式脊髓电刺激系统、植入式骶神经电刺激系统或植入式迷走神经电刺激系统中的一种。
全文摘要
本发明公开了一种具有自动报警功能的植入式神经电刺激系统及方法，包括具有第一无线通信模块的脉冲发生器、病人控制器，病人控制器包括用于和脉冲发生器无线通信的第二无线通信模块、微处理模块、报警模块。当脉冲发生器检测到系统故障或异常时发出唤醒信号自动唤醒病人控制器，将报警信息通过第一无线通信模块和第二无线通信模块传送至病人控制器，由病人控制器的报警模块发出报警信号。与现有技术相比，本发明利用了脉冲发生器与病人控制器中已有的无线通信模块，无需在脉冲发生器内再增加额外的耗能报警装置，仅需软件控制即可实现当脉冲发生器检测到系统故障或异常后自动报警，及时通知病人排除故障或异常，能耗极小。
文档编号A61N1/08GK102397623SQ20101028467
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者李霖 申请人:鼎迈医疗科技(苏州)有限公司