用于植入体的处理器唤醒电路及唤醒方法与流程

本申请属于植入体监控领域，具体涉及一种用于植入体的处理器唤醒电路及唤醒方法。

背景技术：

1、植入体是由生物医学材料制成、部分或全部埋入上皮表面以下的医疗器械，其包括人工心脏瓣膜、人工血管、人工关节和人工种植牙等植入性假体以及接骨螺钉、心脏起搏器和接骨板等临时性植入的辅助装置。植入体一旦完成植入人体，需要其具备十年以上的使用寿命。例如，在脑机接口领域，植入场景下，植入式脑机接口系统稳定可用时长不应小于1年，常规情况下，医疗器械的理想植入时间是10年以上。

2、现有的植入体大多都采用不可充电的大容量电池或可充电的小容量电池供电。这两种电池均具有功能单一且不可更换的属性，因此现有的植入体对系统功耗的要求极高。为了节省功耗，现有技术中大多采用软件定时唤醒检测方法，即在软件上设置定时器，每隔一段时间唤醒一次主系统，主系统被唤醒后，即开始采集病灶标识信号数据并进行分析，以进行病灶的发生判定。然而，本申请发明人在研发过程中发现，这种方法存在电池电量消耗与病灶检测实时性之间的矛盾，主要表现在以下两方面：一方面，当间隔很短时间就唤醒一次主系统时，系统随即进入到工作状态，开始采集病灶标识信号并进行分析，此种状态下电池电量消耗普遍较高，时间线拉长后会严重影响植入体电池的使用寿命；另一方面，当间隔较长时间唤醒一次主系统时，电池电量总体消耗会降低，但会带来病灶标识信号检测遗漏的问题，即病灶发生时，主系统不能及时发现。因此，现有技术无法在超低功耗下对病灶标识信号进行实时监测。

技术实现思路

1、为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种用于植入体的处理器唤醒电路及唤醒方法。

2、根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种用于植入体的处理器唤醒电路，其包括无源高通滤波单元、直流偏置分压单元、交流信号放大单元和无源低通滤波单元；

3、所述无源高通滤波单元用于对病灶标识信号的低频分量进行滤除；所述直流偏置分压单元用于对供电电压进行分压，得到所需的直流偏置电压；所述交流信号放大单元用于对交流信号进行放大；所述无源低通滤波单元用于对高频干扰信号进行滤除；处理器对所述处理器唤醒电路处理后输出的病灶标识信号进行检测，并根据检测结果进行自我唤醒。

4、上述用于植入体的处理器唤醒电路中，所述无源高通滤波单元包括第一电容和第二电阻，所述第一电容的一端用于输入电生理信号，其另一端与所述交流信号放大单元连接，且通过所述第二电阻接地。

5、进一步地，所述直流偏置分压单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端用于连接供电电压，其另一端通过所述第二电阻接地。

6、更进一步地，所述交流信号放大单元包括运算放大器、第三电阻、第四电阻和第二电容；所述运算放大器的v+端连接供电电压，其v-端接地；所述运算放大器的同相输入端与所述第一电容和第二电阻连接的一端连接，其输出端连接所述无源低通滤波单元，且通过所述第四电阻连接反相输入端；所述运算放大器的反相输入端依次通过所述第三电阻和第二电容接地。

7、更进一步地，通过在所述第一电容与运算放大器的同相输入端之间添加直流偏置电压，将交流信号的零点抬高。

8、更进一步地，所述无源低通滤波单元包括第五电阻和第三电容，所述第五电阻的一端与所述运算放大器的输出端连接，其另一端与主系统中处理器的io口连接，且通过所述第三电容接地。

9、更进一步地，所述处理器中设置有io唤醒阈值，所述处理器接收所述处理器唤醒电路输出的病灶标识信号，并判断病灶标识信号的幅值是否大于io唤醒阈值；如果是，则唤醒处理器。

10、更进一步地，通过改变所述第一电容和第一电阻的参数值调整所述无源高通滤波单元的截止频率；通过改变所述第五电阻和第三电容的参数值调整所述无源低通滤波单元的截止频率。

11、根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种用于植入体的处理器唤醒方法，其包括以下步骤：

12、设置所述用于植入体的处理器唤醒电路；

13、在病灶标识信号监测期间，使用于植入体的处理器唤醒电路处于工作状态，植入体的主系统处于休眠状态；

14、当用于植入体的处理器唤醒电路监测到病灶标识信号时，用于植入体的处理器唤醒电路的输出信号通过io中断触发唤醒主系统的处理器。

15、上述用于植入体的处理器唤醒方法中，所述用于植入体的处理器唤醒电路的输出信号通过io中断触发唤醒主系统的处理器的过程为：

16、在处理器中设置有io唤醒阈值；

17、处理器唤醒电路输出的病灶标识信号输入处理器中；

18、处理器判断病灶标识信号的幅值是否大于io唤醒阈值；如果是，则唤醒处理器；否则，处理器继续休眠。

19、根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请通过硬件电路实现对病灶标识信号的低功耗、实时监测，能够兼顾监测的低功耗和实时性；能够对小幅度病灶标识信号进行实时自动监测。本申请通过在第一电容和运算放大器的同相输入端之间设置直流偏置分压单元，利用添加固定直流偏置的方式将交流信号的零点抬高，这样使得交流信号放大单元中的运算放大器就可以采用单电源供电，从而精简电源电路的架构。

技术特征：

1.一种用于植入体的处理器唤醒电路，其特征在于，包括无源高通滤波单元、直流偏置分压单元、交流信号放大单元和无源低通滤波单元；

2.根据权利要求1所述的用于植入体的处理器唤醒电路，其特征在于，所述无源高通滤波单元包括第一电容和第二电阻，所述第一电容的一端用于输入电生理信号，其另一端与所述交流信号放大单元连接，且通过所述第二电阻接地。

3.根据权利要求2所述的用于植入体的处理器唤醒电路，其特征在于，所述直流偏置分压单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端用于连接供电电压，其另一端通过所述第二电阻接地。

4.根据权利要求3所述的用于植入体的处理器唤醒电路，其特征在于，所述交流信号放大单元包括运算放大器、第三电阻、第四电阻和第二电容；所述运算放大器的v+端连接供电电压，其v-端接地；所述运算放大器的同相输入端与所述第一电容和第二电阻连接的一端连接，其输出端连接所述无源低通滤波单元，且通过所述第四电阻连接反相输入端；所述运算放大器的反相输入端依次通过所述第三电阻和第二电容接地。

5.根据权利要求4所述的用于植入体的处理器唤醒电路，其特征在于，通过在所述第一电容与运算放大器的同相输入端之间添加直流偏置电压，将交流信号的零点抬高。

6.根据权利要求4所述的用于植入体的处理器唤醒电路，其特征在于，所述无源低通滤波单元包括第五电阻和第三电容，所述第五电阻的一端与所述运算放大器的输出端连接，其另一端与主系统处理器的io口连接，且通过所述第三电容接地。

7.根据权利要求6所述的用于植入体的处理器唤醒电路，其特征在于，所述处理器中设置有io唤醒阈值，所述处理器接收所述处理器唤醒电路输出的病灶标识信号，并判断病灶标识信号的幅值是否大于io唤醒阈值；如果是，则唤醒处理器。

8.根据权利要求6所述的用于植入体的处理器唤醒电路，其特征在于，通过改变所述第一电容和第一电阻的参数值调整所述无源高通滤波单元的截止频率；通过改变所述第五电阻和第三电容的参数值调整所述无源低通滤波单元的截止频率。

9.一种用于植入体的处理器唤醒方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的用于植入体的处理器唤醒方法，其特征在于，所述用于植入体的处理器唤醒电路的输出信号通过io中断触发唤醒主系统的处理器的过程为：

技术总结
本申请提供了一种用于植入体的处理器唤醒电路及唤醒方法，用于植入体的处理器唤醒电路包括无源高通滤波单元、直流偏置分压单元、交流信号放大单元和无源低通滤波单元；无源高通滤波单元用于对病灶标识信号的低频分量进行滤除；直流偏置分压单元用于对供电电压进行分压，得到所需的直流偏置电压；交流信号放大单元用于对交流信号进行放大；无源低通滤波单元用于对高频干扰信号进行滤除；处理器对处理器唤醒电路处理后输出的病灶标识信号进行检测，并根据检测结果进行自我唤醒。本申请能够在超低功耗下对病灶标识信号进行实时监测，能够兼顾低功耗地监测和实时地唤醒。

技术研发人员：赵怀阔
受保护的技术使用者：上海阶梯医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11