體外程控儀的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于醫療器械領域，特別涉及一種體外程控儀。
【背景技術】
[0002] 植入式電子裝置系統一般由植入式電子裝置、體外程控儀兩部分組成。而植入式 電子裝置和體外程控儀之間的數據交換是一種雙向的無線數據傳輸，體外程控儀一方面需 要將程控指令發送給植入式電子裝置，另一方面又要接收植入式電子裝置發送的反饋信息 和測量診斷信息。
[0003] 如圖1所示，現在使用的植入式電子裝置程控裝置主要的功能部分包括植入式電 子裝置1和體外程控儀2。植入式電子裝置1在植入人體后，要通過程控裝置對患者進行定期 隨訪，來了解植入式電子裝置1的工作狀況。在隨訪時，通過體外程控儀2與植入人體的植入 式電子裝置1進行雙向數據通信。
[0004] 程序控制(簡稱程控:programmabi 1 i ty)是植入式電子裝置不可分割的一項功能， 今天全世界范圍內大部分植入式電子裝置都具備程控功能，而且隨著植入工程技術的飛速 發展，植入式電子裝置的程控功能越來越多，越來越復雜，恰到好處的運用參數，可使植入 式電子裝置發揮其最大效益，使病人獲得最大療效。
[0005] -般情況下，植入式電子裝置以近似恒定的強度發射RF信號（忽略電池電壓下降 對信號發射幅度的影響），植入式電子裝置接收RF信號Peak-Peak幅度范圍為200mV卯~ 8Vpp,考慮接收信號的穩定性及可靠性，接收RF信號Peak-Peak幅度范圍在lVpp~5Vpp是最 佳接收范圍。因此，為了能使植入式電子裝置接收信號處于最佳接收范圍內，體外程控儀發 送RF信號強度自動調節機制的設計就很重要了。
[0006] 由上可見，對于植入式電子裝置治療而言，器械的植入只是治療的開始，臨床隨訪 與程控應貫穿于器械治療中。需要定期在單位時間內，通過體外程控儀對患者體內植入式 電子裝置工作的有效性、合理性進行評價;必要時結合起搏器的診斷功能，對每一個病人的 不同情況做出參數調整，使患者獲得最大療效。植入式電子裝置和體外程控儀之間的通信 是保證植入式電子裝置可靠工作的有力保障。
【發明內容】
[0007] 本發明所要解決的技術問題是提供一種體外程控儀，能夠提升植入式電子裝置接 收信號的可靠性及穩定性，降低體外程控儀的功耗，并能有效避免對植入式電子裝置造成 損壞。
[0008] 本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種體外程控儀，包括主控 制器和用于收發RF信號的諧振回路，其中，還包括:信號接收解調電路：用于接收來自所述 諧振回路的模擬RF信號，并對所述模擬RF信號進行濾波及放大處理，然后調制轉換為數字 信號;接收信號反饋電路:用于對所述放大處理后的模擬RF信號進行檢波及幅度采樣;RF信 號發射調節電路:根據所述接收信號反饋電路提供的信號大小，調節控制所述諧振回路的 RF發射信號強度在預設范圍內。
[0009] 進一步地，所述信號接收解調電路包括依次相連的一階濾波器、二階濾波放大器、 遲滯比較器和斯密特觸發器，所述一階濾波器的輸入端和所述諧振回路的輸出端相連，所 述斯密特觸發器的輸出端和所述主控制器相連。
[0010] 進一步地，所述接收信號反饋電路包括檢波器和AD采樣器，所述檢波器的輸入端 和所述二階濾波放大器的輸出端相連，所述檢波器的輸出端和所述主控制器相連，所述遲 滯比較器的第一輸入端和所述二階濾波放大器的輸出端相連，所述遲滯比較器的第二輸入 端和所述檢波器的輸出端相連;所述AD采樣器的輸出端和所述主控制器相連。
[0011] 進一步地，所述RF信號發射調節電路包括依次相連的發送開關、PWM模塊和發送驅 動模塊，所述發送驅動模塊的輸出端與所述諧振回路的輸入端相連;所述發送開關的輸入 端和所述主控制器相連，所述發送驅動模塊的輸出端和所述諧振回路的輸入端相連。
[0012] 進一步地，所述發送驅動模塊為M0SFET驅動Η橋，所述M0SFET驅動Η橋中位于同一 橋臂的一個M0SFET的控制端連接Ρ麗模塊的輸出端，另一M0SFET的控制端通過反向器連接 PWM模塊的輸出端;所述諧振回路使用同一 LC振蕩電路收發RF信號，且收發頻率固定不變。
[0013] 進一步地，所述體外程控儀通過所述諧振回路與植入式電子裝置進行雙向通信， 所述RF發射信號強度的調節控制如下：
[0014] 確定所述植入式電子裝置的預定接收電壓范圍；
[0015] 根據如下關系式(1)計算體外程控儀天線端的感應電壓UR的范圍：
[0016]
[0017]其中Ur為體外程控儀天線端的感應電壓，UT為植入式電子裝置天線端的感應電壓， k為耦合因子，LR為體外程控儀天線的線圈電感量，LT為植入式電子裝置天線的線圈電感量；
[0018] 根據實時采集到的體外程控儀天線端的感應電壓Ur對所述RF發射信號強度進行 調節。
[0019] 進一步地，所述耦合因子k由以下方式確定:所述RF信號經一階濾波器、二階濾波 放大器信號放大后生成放大后的RF信號，經過檢波器檢波保持，通過采樣器采樣得到RF信 號的最大幅度值，將所述幅度值除以放大倍數，得到原始的感應電壓幅度值Ur，已知植入式 電子裝置天線端的感應電壓Ut、植入式電子裝置天線電感值Lt及體外程控儀天線電感值Lr， 根據所述公式(1)推導出當前的耦合系數k值。
[0020] 進一步地，所述體外程控儀通過所述諧振回路與植入式電子裝置進行雙向通信， 所述RF發射信號強度的調節控制如下：確定所述植入式電子裝置的預定接收電壓范圍；根 據所述預定接收電壓范圍和所述植入式電子裝置的天線靈敏度，確定所述植入式電子裝置 的磁場強度Η目標范圍；根據所述磁場強度Η和體外程控儀天線端的感應電壓U R的關系，確 定所述體外程控儀天線端的感應電壓Ur的范圍，根據實時采集到的體外程控儀天線端的感 應電壓Ur對所述RF發射信號強度進行調節。
[0021] 進一步地，所述磁場強度Η和體外程控儀天線端的感應電壓UR的關系如下：
[0022]
[0023]其中，LR為體外程控儀天線的線圈電感量，r為體外程控儀天線的線圈半徑，d為體 外程控儀和植入式電子裝置之間的距離，μ〇為磁常數。所述
[0024] 進一步地，所述RF發射信號強度的調節是通過控制器調節供電電壓Vs幅度和PWM 占空比來實現。
[0025]進一步地，所述植入式電子裝置的預設接收電壓范圍為lVpp~5Vpp。
[0026]本發明對比現有技術有如下的有益效果:本發明提供的體外程控儀，通過設置信 號接收解調電路、接收信號反饋電路和RF信號發射調節電路，在這三個電路模塊共同作用 下，完成植入式電子裝置的RF通信，體外程控儀根據接收信號反饋電路提供信號大小，可通 過主控制器完成Vs電壓幅度/P麗占空比的調節，自動控制調節RF發射信號強度;從而提升 植入式電子裝置接收信號的可靠性及穩定性，降低體外程控儀的功耗，并能有效避免對植 入式電子裝置造成損壞。
【附圖說明】
[0027]圖1為植入式電子裝置與體外程控儀的交互示意圖；
[0028]圖2為本發明的實施例中體外程控儀信號自動調節機制的原理方框圖；
[0029]圖3為本發明實施例中信號接收解調電路接收處理的RF信號示意圖，其中圖3(a) 為感應RF信號，圖3(b)為濾波放大后的RF信號，圖3(c)為轉換后的數字信號；
[0030] 圖4為本發明實施例中體外程控儀的發送驅動電路圖。
[0031] 圖中：
[0032] 1植入式電子裝置 2體外程控儀 3諧振回路
[0033] 4-階濾波器 5二階濾波放大器6遲滯比較器
[0034] 7斯密特觸發器 8檢波器 9AD采樣器
[0035] 10發送開關 IIP麗模塊 12發送驅動模塊
[0036] 13主控制器
【具體實施方式】
[0037] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。
[0038] 請參見圖1，由于體外程控儀2和植入式電子裝置1之間相對距離不同，體外程控儀 2接收到的信號由近及遠成指數下降關系，但植入式電子裝置1和體外程控儀2在不同位置 上，彼此之間的耦合系數k是相等的。
[0039] 本發明實施例提供的體外程控儀主要通過接收信號反饋電路采集接收信號幅度， 利用耦合因子相等的原理。本發明的體外程控儀通過采樣得到體外程控儀天線端的的感應 電壓U R，通過耦合因子k計算公式，能初步估算出在植入式電子裝置天線端的感應電壓UT。耦 合因子k計算公式（1):
[0040]
[0041 ] 其中，UT:植入式電子裝置天線端感應電壓，UR:體外程控儀天線端感應電壓，Lr:體 外程控儀天線的線圈電感量，LT:植入式電子裝置天線的線圈電感量;所以體外程控儀根據 接收到的植入式電子裝置發射的信號的大小，調節發射電路的驅動電壓或驅動PWM占空比， 就能夠自動調節發送端信號發射強度，從而保證植入式電子裝置的接收信號幅度在可靠范 圍內。
[0042]請參見圖2,本發明提供的體外程控儀包括主控制器13,諧振回路3、LCD顯示、數據 處理、程控界面等模塊，體外程控儀2與植入式電子裝置1利用諧振回路收發RF信號，進行雙 向無線通信，所述諧振回路使用同一 LC振蕩電路收發RF信號，且收發頻率固定不變。本發明 提供的體外程控儀的信號自動調節部分主要包括三個電路模塊：
[0043]信號接收解調電路：用于接收來自所述諧振回路的模擬RF信號，并對所述模擬RF 信號進行濾波及放大處理，然后調制轉換為數字信號；
[0044]接收信號反饋電路:用于對所述放大處理后的模擬RF信號進行檢波及幅度采樣； [0045] RF信號發射調節電路:根據所述接收信號反饋電路提供的信號大小，調節控制諧 振回路3的RF發射信號強度在預設范圍內。
[0046] 由于現有的體外程控儀需要采集發射電路的反饋信號，因此，一般采用載頻振蕩 器一》載波調制器_》D類放大器構成發射電路，且發射頻率是可變的；同時不需要考慮接收 信號反饋電路，因此接收電路一般采用依次相連的檢波器、帶通濾波放大和整形電路，如申 請號為200610042605.2,發明名稱為一種植入式心臟起博器遙測裝置及雙向數據傳輸方法 的中國專利文獻公布的植入式心臟起搏器遙測裝置。而本發明的體外程控儀則需要采集發 射電路的反饋信號，主要通過接收信號反饋電路采集接收信號幅度，利用耦合因子相等的 原理，自動控制調節