专利名称：微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，用于微创介入医学领域。
背景技术：
微创介入手术以其创伤小、失血少和恢复快等诸多优点在全球范围内被广泛应用于临床。导管作为其最为基本的工具，远端仍缺少灵活的自由度，在人体内部操作困难。因此，具有主动选择方向功能的导管成为各国关注的热点。目前临床使用的导管仅有电极消融导管在其内部装有钢丝绳索作为驱动器来操作导管进行方向的选择，但由于采用机械方式实现驱动，无法进一步小型化。以形状记忆合金(SMA)和离子交换聚合金属材料(IPMC)为代表的智能材料，采用电的方式实现驱动，在小型化方面具有显著的优势和良好的应用前景。但是为了获得充分的自由度，必然需要对多个驱动器进行单独的驱动，这样就导致电导线的数量随着自由度增加而急剧增多。但是导管对于小尺寸有着非常严格的限制，因此不允许导线数量过度增加。此外，在介入过程中，医生需要对人体内的多种信号进行检测，比如温度、压力和流量等，这些传感信号多在导管远端进行转化，以电信号的形式通过电导线传出体外，进一步增加了导线的数量。对于微创介入手术中一些特定的功能，比如电生理导管远端具有多个标测电极，而电极消融导管远端具有多个标测和消融电极，需要将不同的电压引入人体，也带来了导线数量增多的问题。导线数量问题已经成为微创介入导管这一产品走向微型化、多自由度和多传感方向显著的障碍。
发明内容
为了克服微创介入导管多自由度和多传感功能带来电导线数量剧增，从而无法满足微型化要求，本发明提供一种微创介入导管内引入多路电信号的方法及装置，能够使用有限数量的电导线为多路驱动器供电，获取多路传感信息以及将多路电压引入人体。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，包括一组控制单元和从外部引入的电源线、地线、通信线， 电源线、地线、通信线分别与控制单元中的微型芯片连接，所述控制单元还包括一组并联连接的驱动器；所述每个驱动器的一端连接电源线，另一端与微型芯片连接。所述微型芯片包括一个提供有限状态输出的状态机和与驱动器数量相同的MOS 管；所述MOS管的漏极分别与所述驱动器一一对应连接，源级与所述地线连接，栅极分别与所述状态机的输出端连接；所述状态机的输入端与通信线连接，电源线和地线为所述状态机提供电压。所述通信线引脚输入有由命令头、芯片地址、开关状态和命令尾构成的数据包。所述微型芯片内的状态机对通信线输入的序列信号进行解码，控制MOS管的打开和闭合，对特定的通道进行选择，将电源引入或者将传感器信号引出。
一种微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，包括一组控制单元和从外部引入的电源线、地线、通信线，电源线、地线、通信线分别与控制单元中的微型芯片连接，所述控制单元还包括一组并联连接的驱动器；所述每个驱动器的一端连接地线，另一端与微型芯片连接。所述微型芯片包括一个提供有限状态输出的状态机、与驱动器数量相同的MOS 管、电源管理模块；所述MOS管的漏极与所述电源管理模块连接，源级分别与所述驱动器一一对应连接，栅极分别与所述状态机的输出端连接；所述状态机的输入端与通信线连接， 电源线和地线为所述状态机提供电压；所述电源管理模块将电源线提供的电压转换成多路不同类型的电压提供给MOS管。所述通信线引脚输入有由命令头、芯片地址、开关状态和命令尾构成的数据包。所述微型芯片内的状态机对通信线输入的序列信号进行解码，控制MOS管的打开和闭合，对特定的通道进行选择，将电源引入或者将传感器信号引出。一种微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，包括一组控制单元和从外部引入的电源线、地线、通信线和数据采集线，电源线、地线、通信线和数据采集线分别与控制单元中的微型芯片连接，所述控制单元还包括一组传感器；每个传感器与微型芯片连接，由电源线和地线提供电压。所述微型芯片包括一个提供有限状态输出的状态机和与驱动器数量相同的MOS 管；所述MOS管的漏极分别与所述传感器一一对应连接，源级与所述数据采集线连接，栅极分别与所述状态机的输出端连接；所述状态机的输入端与通信线连接，电源线和地线为所述状态机提供电压。所述通信线引脚输入有由命令头、芯片地址、开关状态和命令尾构成的数据包。所述微型芯片内的状态机对通信线输入的序列信号进行解码，控制MOS管的打开和闭合，对特定的通道进行选择，将电源引入或者将传感器信号引出。一种微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，包括一组控制单元和从外部引入的电源线、地线、通信线，电源线、地线、通信线分别与控制单元中的微型芯片连接，所述控制单元还包括一组电极；所述每个电极连接到微型芯片上。所述微型芯片包括一个提供有限状态输出的状态机和与驱动器数量相同的MOS 管；所述MOS管的漏极与所述电源线连接，源级分别与所述电极一一对应连接，栅极分别与所述状态机的输出端连接；所述状态机的输入端与通信线连接，电源线和地线为所述状态机提供电压。所述通信线引脚输入有由命令头、芯片地址、开关状态和命令尾构成的数据包。所述微型芯片内的状态机对通信线输入的序列信号进行解码，控制MOS管的打开和闭合，对特定的通道进行选择，将电源引入或者将传感器信号引出。
本发明的有益效果是，能够大幅度减少导管远端多驱动和多传感功能所要的导线数量，有利于导管的微小型化，从而为完成复杂的介入手术提供充足的自由度，为手术的安全以及血管和血液环境中多种生理参数的采集提供数据通道，也为电极消融之类有电压引入人体需求的功能提供技术支撑。
图1是本发明实施例1的原理图；图2是图1中微型芯片内部结构图；图3是本发明实施例2的原理图；图4是图3中微型芯片内部结构图；图5是本发明实施例3的原理图；图6是图5中微型芯片内部结构图；图7是本发明实施例4的原理图；图8是图7中微型芯片内部结构图；图9是本发明Vs端的通信协议构成示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。实施例1 如图1所示，包括从外部引入的电源线Vcc、地线GND、通信线Vs、M*N个驱动器B和 N个微型芯片A。每一列的M个驱动器B的一端分别与电源线Vcc相连，N列驱动器B的另一端分别与各自对应的微型芯片A相连，N个微型芯片A分别与外部电源线Vcc、地线GND、 通信线Vs相连。如图2所示，微型芯片A内部包含一个提供有限状态输出的状态机E和M个MOS管 S。状态机D由外部电源线Vcc和地线GND为其提供电压；状态机D的输出端与M个MOS管 S的栅极分别相连；状态机D的输入端与通信线Vs相连。MOS管S的漏极与每列的M个驱动器B分别相连；MOS管S的源极与地线GND分别相连。状态机D对通信线Vs输入的序列信号进行解码，从而控制M个MOS管S的打开或闭合，从而实现对M个驱动器B施加电压。Vcc为外部电源线，为内部微型芯片提供电压，同时为驱动器供电；GND为外部地线；Vs为通信线，负责选择微型芯片A并传送控制指令。普遍意义而言，驱动器B的数量可以分为M行N列，每一列的驱动器B连接一个微型芯片A。每一列的M个驱动器B的一端与外部电源Vcc相连，另一端由一个微型芯片A来控制通断。如图7所示，本实施例导管远端内部的通信由通信线Vs引脚输入数据包加以控制。所述数据包由命令头、芯片地址、开关状态和命令尾来依次构成。命令头向微型芯片提供命令指示，芯片地址表示命令作用于特定的微型芯片，开关状态为选定的微型芯片提供操作指令，控制内部MOS管S的打开或闭合。实施例2 如图3所示，本实施例包括从外部引入的电源线Vcc、地线GND、通信线Vs、M*N个驱动器B和N个微型芯片，每一列的M个驱动器B的一端与外部地线GND相连，N列驱动器 B的另一端分别与各对应的微型芯片A相连，N个微型芯片A分别与外部电源线Vcc相连， 由微型芯片A控制各驱动器B与外部电源线Vcc是否相连。如图4所示，微型芯片A内部包含一个提供有限状态输出的状态机D、电源管理模块E和M个MOS管S。电源管理模块E将外部电源线Vcc转化成多路不同类型的电压，提供给M个驱动器B。M个MOS管S的漏极与电源管理模块E的M个电压输出端一一对应相连；M个MOS管S的源级与对应的各个驱动器B的一端相连；M个MOS管S的基级与状态机D相连。状态机D由外部电源线Vcc和地线GND为其提供电压。状态机D的输入端与通信线Vs相连。由状态机D对通信线Vs端输入的序列信号进行解码，从而控制M个MOS管S 的打开或闭合以及电源管理模块E的电压输出状况，从而实现对M个驱动器B施加电压。图3和图4中Vcc为外部电源，为内部微型芯片A提供电压，同时为驱动器B供电；GND为外部地线；Vs为通信线，负责选择微型芯片A并传送控制指令。本例中驱动器B 的数量为M行N列，每一列的驱动器B需要装入一个集成微型芯片A的关节C。本例导管远端内部的通信由通信线Vs引脚输入数据包加以控制，与实施例1结构相同。实施例3:
如图5和图6所示，本例包括外部电源线Vcc、地线GND、通信线Vs、数据采集线Na、 微型芯片和N个传感器R。所述微型芯片A内部包含一个有限状态输出的状态机D和N个 MOS管S，状态机D的的输入端与通信线Vs相连，其输出端与N个MOS管S的栅极相连，N个 MOS管S的漏极与N个传感器R的输出端分别相连，MOS管S的源极与数据采集线Va相连， 将导管远端的传感信号发送至导管近端。由状态机D对Vs端输入的序列信号进行解码，从而控制多路传感器R的选择。其中Vcc为外部电源，为内部微型芯片及传感器提供电压，同时为驱动器供电； GND为外部地线；Vs为通信线，负责选择传感器；Va为数据采集线，负责将导管远端的传感信号发送至导管近端。本例导管远端内部的通信由通信线Vs引脚输入数据包加以控制，与实施例1结构相同。实施例4 如图7和图8所示，本实施例包括外部电源线Vcc、地线GND、通信线Vs、微型芯片 A禾口 N个电极J，所述微型芯片A内部包含一个有限状态输出的状态机D和N个MOS管S，所述状态机D的输入端与通信线Vs分别相连，其输出端与N个MOS管S的基极分别相连，N个 MOS管S的集电极与外部电源线Vcc分别相连，MOS管S的发射级与N个电极分别相连。由状态机D对通信线Vs端输入的序列信号进行解码，从而控制将电压释放在选定的电极上。其中Vcc为外部电源，为内部微型芯片A及传感器R提供电压，同时为驱动器B供电；GND为外部地线；Vs为通信线，负责选择传感器；Va为数据采集线，负责将导管远端的传感信号发送至导管近端。本例导管远端内部的通信由通信线Vs引脚输入数据包加以控制，与实施例1结构相同。在本发明所述的四个实施例中，M和N的数目是认为设定的，视需要的数量而设置，即由导管的尺寸，驱动器、传感器和电极的尺寸和数量，芯片尺寸等综合确定但受到空间的限制。一般情况下，M和N均不大于100。
权利要求
1.一种微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，包括一组控制单元和从外部引入的电源线、地线、通信线，电源线、地线、通信线分别与控制单元中的微型芯片连接，所述控制单元还包括一组并联连接的驱动器；所述每个驱动器的一端连接电源线，另一端与微型芯片连接。
2.根据权利要求1所述的微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，所述微型芯片包括一个提供有限状态输出的状态机和与驱动器数量相同的MOS管；所述MOS管的漏极分别与所述驱动器一一对应连接，源级与所述地线连接，栅极分别与所述状态机的输出端连接；所述状态机的输入端与通信线连接，电源线和地线为所述状态机提供电压。
3.—种微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，包括一组控制单元和从外部引入的电源线、地线、通信线，电源线、地线、通信线分别与控制单元中的微型芯片连接，所述控制单元还包括一组并联连接的驱动器；所述每个驱动器的一端连接地线， 另一端与微型芯片连接。
4.根据权利要求3所述的微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，所述微型芯片包括一个提供有限状态输出的状态机、与驱动器数量相同的MOS管、电源管理模块；所述MOS管的漏极与所述电源管理模块连接，源级分别与所述驱动器一一对应连接，栅极分别与所述状态机的输出端连接；所述状态机的输入端与通信线连接，电源线和地线为所述状态机提供电压；所述电源管理模块将电源线提供的电压转换成多路不同类型的电压提供给MOS管。
5.一种微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，包括一组控制单元和从外部引入的电源线、地线、通信线和数据采集线，电源线、地线、通信线和数据采集线分别与控制单元中的微型芯片连接，所述控制单元还包括一组传感器；每个传感器与微型芯片连接，由电源线和地线提供电压。
6.根据权利要求5所述的微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，所述微型芯片包括一个提供有限状态输出的状态机和与驱动器数量相同的MOS管；所述MOS管的漏极分别与所述传感器一一对应连接，源级与所述数据采集线连接，栅极分别与所述状态机的输出端连接；所述状态机的输入端与通信线连接，电源线和地线为所述状态机提供电压。
7.—种微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，包括一组控制单元和从外部引入的电源线、地线、通信线，电源线、地线、通信线分别与控制单元中的微型芯片连接，所述控制单元还包括一组电极；所述每个电极连接到微型芯片上。
8.根据权利要求7所述的微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，其特征在于，所述微型芯片包括一个提供有限状态输出的状态机和与驱动器数量相同的MOS管；所述MOS管的漏极与所述电源线连接，源级分别与所述电极一一对应连接，栅极分别与所述状态机的输出端连接；所述状态机的输入端与通信线连接，电源线和地线为所述状态机提供电压。
9.根据权利要求1、3、5或7所述的微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路， 其特征在于，所述通信线引脚输入有由命令头、芯片地址、开关状态和命令尾构成的数据包。
10.根据权利要求2、4、6或8所述的微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路， 其特征在于，所述微型芯片内的状态机对通信线输入的序列信号进行解码，控制MOS管的打开和闭合，对特定的通道进行选择，将电源引入或者将传感器信号引出。
全文摘要
本发明涉及一种微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路，用于微创介入医学领域。一种微创介入导管内多路电信号的有限通道控制电路包括一组控制单元和从外部引入的电源线、地线、通信线，电源线、地线、通信线分别与控制单元中的微型芯片连接，所述控制单元还包括一组并联连接的驱动器；所述每个驱动器的一端连接电源线，另一端与微型芯片连接。本发明的有益效果是，能够大幅度减少导管远端多驱动和多传感功能所要的导线数量，有利于导管的微小型化，从而为完成复杂的介入手术提供充足的自由度，为手术的安全以及血管和血液环境中多种生理参数的采集提供数据通道，也为电极消融之类有电压引入人体需求的功能提供技术支撑。
文档编号A61B5/00GK102379686SQ20111024378
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者刘浩, 方学林, 李洪谊, 李贵阳, 邵琪 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所