无线起搏系统及其控制方法与流程

本发明涉及医疗器械，尤其涉及一种无线起搏系统及其控制方法。

背景技术：

1、目前，传统的起搏器一般是植入在皮下囊袋中，并通过电极去感知和起搏心脏，这种起搏器在长期应用过程中会出现囊袋感染、电极导线磨损断裂等一系列并发症。无导线起搏器是集成脉冲发生器和电极于一体的微型起搏器，与传统起搏器植入不同，它是以微缩胶囊形式通过股静脉经导管植入心腔内的，可以避免皮下囊袋感染和电极磨损的情况出现。无导线起搏器的体积和重量约是传统起搏器的10％，具有小而轻的特点，且兼备自适应频率应答、自动阈值管理和自动感知等功能。

2、现有的无线起搏系统是基于微内核和数字电路实现的，这种思路虽然看似简单，但需要使用集成电路(asic)，对专用集成电路设计有着较高的要求，微内核也不便于更换，一段时间之后硬件平台就会陈旧，且短时间内功能扩展及程序移植受到限制，产品设计的时间和成本也较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无线起搏系统及其控制方法，以解决现有的无线起搏系统需要使用设计要求高的专用集成电路，微内核不便于更换且短时间内功能扩展及程序移植受到限制等问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种无线起搏系统，包括主控模块、外围电路模块、感知电极及起搏电极，所述主控模块包括连接的处理单元及实时时钟单元，所述外围电路模块包括感知通路和脉冲发放通路，所述感知通路连接在所述感知电极与所述处理单元之间，所述脉冲发放通路连接在所述起搏电极与所述处理单元之间；以及，

3、所述实时时钟单元用于设置逸搏间期，所述处理单元在所述逸搏间期内通过所述感知通路及所述感知电极实时感知心电信号，当在所述逸搏间期内感知到有效的所述心电信号时，所述处理单元控制所述实时时钟单元重置所述逸搏间期，当所述逸搏间期满后未感知到有效的所述心电信号时，所述处理单元通过所述脉冲发放通路及所述起搏电极发放起搏脉冲。

4、可选的，所述主控模块还包括连接所述处理单元的比较单元及第一定时单元，所述感知通路中包括信号处理单元，所述外围电路模块还包括感知阈值生成单元，所述信号处理单元连接在所述感知电极与所述比较单元之间，所述感知阈值生成单元连接在所述第一定时单元与所述比较单元之间；以及，

5、所述信号处理单元用于对所述感知电极获取的所述心电信号进行信号处理并发送至所述比较单元，所述第一定时单元用于向所述感知阈值生成单元发送阈值控制信号，所述感知阈值生成单元用于根据所述阈值控制信号生成相应的感知阈值并发送至所述比较单元，所述比较单元比较所述心电信号的幅值与所述感知阈值的大小，并向所述处理单元发送表征所述心电信号是否有效的判断信号。

6、可选的，所述感知通路中还包括第一开关单元，当在所述逸搏间期内感知到有效的所述心电信号之后或者当所述处理单元通过所述脉冲发放通路及所述起搏电极发放起搏脉冲之后，所述处理单元控制所述第一开关单元关闭第一预定时间。

7、可选的，所述第一开关单元连接在所述感知电极与所述信号处理单元之间。

8、可选的，所述主控模块还包括信号采集单元；以及，

9、所述信号采集单元用于实时采集所述心电信号并发送至所述处理单元；和/或，所述外围电路模块还包括阻抗测量单元，所述阻抗测量单元用于在所述处理单元的控制下测量所述起搏电极的阻抗，所述信号采集单元采集所述阻抗测量单元的测量结果并发送至所述处理单元。

10、可选的，所述信号处理单元包括依次连接在所述感知电极与所述比较单元之间的信号放大器及带通滤波器，所述信号采集单元的输入端连接在所述信号放大器与所述带通滤波器之间。

11、可选的，所述主控模块还包括幅值设置单元，所述脉冲发放通路中包括脉冲发放单元，所述幅值设置单元及所述实时时钟单元分别用于向所述脉冲发放单元发送幅值控制信号和脉宽控制信号，所述脉冲发放单元用于根据所述幅值控制信号和脉宽控制信号发放相应幅值和脉宽的所述起搏脉冲。

12、可选的，所述外围电路模块还包括hbc调制通路及hbc解调通路，所述hbc调制通路及所述hbc解调通路均连接在所述起搏电极与所述处理单元之间，所述处理单元与一外部程控头握手成功之后，所述处理单元通过所述hbc调制通路及所述起搏电极向所述外部程控头发送信号，所述外部程控头通过所述起搏电极及所述hbc解调通路向所述处理单元发送信号。

13、可选的，所述hbc调制通路和所述hbc解调通路与所述脉冲发放通路通过时分复用方式共用所述起搏电极。

14、可选的，所述主控模块还包括第二定时单元，所述第二定时单元通过所述hbc调制通路及所述起搏电极定时对外发送握手信号，所述外部程控头连接所述起搏电极并接收到所述握手信号之后，通过所述起搏电极及所述hbc解调通路向所述处理单元发送应答信号，所述处理单元接收到所述应答信号之后，所述处理单元与所述外部程控头握手成功。

15、可选的，所述hbc调制通路中包括hbc调制单元，所述hbc解调通路中包括连接的第二开关单元及hbc解调单元，所述第二定时单元通过所述hbc调制通路及所述起搏电极发送所述握手信号之后，所述处理单元控制所述第二开关单元开启第二预定时间，当所述处理单元在所述第二预定时间内接收到所述应答信号时控制所述第二开关单元保持开启。

16、可选的，所述第二开关单元及所述hbc解调单元依次连接在所述起搏电极与所述处理单元之间。

17、本发明还提供了一种所述无线起搏系统的控制方法，包括：

18、所述无线起搏系统植入后，实时时钟单元设置逸搏间期，处理单元在所述逸搏间期内通过感知通路及感知电极实时感知心电信号；以及，

19、当在所述逸搏间期内感知到有效的所述心电信号时，所述处理单元控制所述实时时钟单元重置所述逸搏间期，当所述逸搏间期满后未感知到有效的所述心电信号时，所述处理单元通过所述脉冲发放通路及所述起搏电极发放起搏脉冲。

20、可选的，所述处理单元具有功耗逐渐增大的第一睡眠模式、第二睡眠模式及工作模式，所述实时时钟单元具有频率逐渐增大的第一时钟源、第二时钟源及第三时钟源，当所述处理单元处于所述第一睡眠模式、所述第二睡眠模式及所述工作模式中时，所述实时时钟单元对应选择所述第一时钟源、所述第二时钟源及所述第三时钟源。

21、可选的，所述无线起搏系统植入前，所述处理单元处于所述第一睡眠模式，且所述处理单元定时进入所述工作模式，以进行植入检测；

22、当所述处理单元检测到所述无线起搏系统植入后，所述处理单元进入所述工作模式，以控制所述实时时钟单元设置所述逸搏间期，并在所述逸搏间期内保持所述第二睡眠模式；

23、当在所述逸搏间期内感知到有效的所述心电信号时，所述处理单元进入所述工作模式，以控制所述实时时钟单元重置所述逸搏间期；以及，

24、当所述逸搏间期满后未感知到有效的所述心电信号时，所述处理单元进入所述工作模式，以发放所述起搏脉冲。

25、可选的，所述感知通路中包括第一开关单元，当重置所述逸搏间期之后或发放所述起搏脉冲之后，所述处理单元控制所述第一开关单元关闭第一预定时间以进入绝对不应期，在所述绝对不应期内，所述处理单元保持所述第二睡眠模式，所述绝对不应期期满之后，所述处理单元进入所述工作模式并开启所述第一开关单元。

26、可选的，所述处理单元还具有第三睡眠模式，所述第三睡眠模式的功耗介于所述第二睡眠模式与所述工作模式之间；所述实时时钟单元还具有第四时钟源，所述第四时钟源的频率介于所述第二时钟源与所述第三时钟源之间；当所述处理单元处于所述第三睡眠模式中时，所述实时时钟单元选择所述第四时钟源。

27、可选的，发放所述起搏脉冲时，所述处理单元在所述起搏脉冲的脉宽时间内保持所述第三睡眠模式，并在所述脉宽时间结束后进入所述工作模式。

28、可选的，当重置所述逸搏间期之后或者发放所述起搏脉冲之后，所述处理单元对外发送握手信号以找寻外部程控头，当所述处理单元接收到所述外部程控头发送的应答信号之后，所述处理单元与所述外部程控头握手成功，并能够与所述外部程控头进行hbc通信；以及，

29、所述处理单元在发送信号及接收信号时进入所述工作模式，并在发送信号及接收信号之后保持所述第三睡眠模式。

30、在本发明提供的无线起搏系统及其控制方法中，通过主控模块的实时时钟单元设置逸搏间期，主控模块的处理单元在所述逸搏间期内通过外围电路模块的感知通路及感知电极实时感知心电信号，当在所述逸搏间期内感知到有效的所述心电信号时，所述处理单元可以控制所述实时时钟单元重置所述逸搏间期，当所述逸搏间期满后未感知到有效的所述心电信号时，所述处理单元可以通过所述外围电路模块的脉冲发放通路及起搏电极发放起搏脉冲。本发明无需使用专用集成电路，通过主控模块和简单有效的外围电路模块即可实现无线起搏功能，简化了硬件设计，降低开发门槛，减少了整个系统的复杂度，且主控模块可以更换，为以后硬件平台迭代或固件迭代提供了便利，减少了系统可靠性验证周期。