体外程控仪的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于医疗器械领域，特别涉及一种体外程控仪。
【背景技术】
[0002] 植入式电子装置系统一般由植入式电子装置、体外程控仪两部分组成。而植入式 电子装置和体外程控仪之间的数据交换是一种双向的无线数据传输，体外程控仪一方面需 要将程控指令发送给植入式电子装置，另一方面又要接收植入式电子装置发送的反馈信息 和测量诊断信息。
[0003] 如图1所示，现在使用的植入式电子装置程控装置主要的功能部分包括植入式电 子装置1和体外程控仪2。植入式电子装置1在植入人体后，要通过程控装置对患者进行定期 随访，来了解植入式电子装置1的工作状况。在随访时，通过体外程控仪2与植入人体的植入 式电子装置1进行双向数据通信。
[0004] 程序控制(简称程控:programmabi 1 i ty)是植入式电子装置不可分割的一项功能， 今天全世界范围内大部分植入式电子装置都具备程控功能，而且随着植入工程技术的飞速 发展，植入式电子装置的程控功能越来越多，越来越复杂，恰到好处的运用参数，可使植入 式电子装置发挥其最大效益，使病人获得最大疗效。
[0005] -般情况下，植入式电子装置以近似恒定的强度发射RF信号（忽略电池电压下降 对信号发射幅度的影响），植入式电子装置接收RF信号Peak-Peak幅度范围为200mV卯~ 8Vpp,考虑接收信号的稳定性及可靠性，接收RF信号Peak-Peak幅度范围在lVpp~5Vpp是最 佳接收范围。因此，为了能使植入式电子装置接收信号处于最佳接收范围内，体外程控仪发 送RF信号强度自动调节机制的设计就很重要了。
[0006] 由上可见，对于植入式电子装置治疗而言，器械的植入只是治疗的开始，临床随访 与程控应贯穿于器械治疗中。需要定期在单位时间内，通过体外程控仪对患者体内植入式 电子装置工作的有效性、合理性进行评价;必要时结合起搏器的诊断功能，对每一个病人的 不同情况做出参数调整，使患者获得最大疗效。植入式电子装置和体外程控仪之间的通信 是保证植入式电子装置可靠工作的有力保障。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种体外程控仪，能够提升植入式电子装置接 收信号的可靠性及稳定性，降低体外程控仪的功耗，并能有效避免对植入式电子装置造成 损坏。
[0008] 本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种体外程控仪，包括主控 制器和用于收发RF信号的谐振回路，其中，还包括:信号接收解调电路：用于接收来自所述 谐振回路的模拟RF信号，并对所述模拟RF信号进行滤波及放大处理，然后调制转换为数字 信号;接收信号反馈电路:用于对所述放大处理后的模拟RF信号进行检波及幅度采样;RF信 号发射调节电路:根据所述接收信号反馈电路提供的信号大小，调节控制所述谐振回路的 RF发射信号强度在预设范围内。
[0009] 进一步地，所述信号接收解调电路包括依次相连的一阶滤波器、二阶滤波放大器、 迟滞比较器和斯密特触发器，所述一阶滤波器的输入端和所述谐振回路的输出端相连，所 述斯密特触发器的输出端和所述主控制器相连。
[0010] 进一步地，所述接收信号反馈电路包括检波器和AD采样器，所述检波器的输入端 和所述二阶滤波放大器的输出端相连，所述检波器的输出端和所述主控制器相连，所述迟 滞比较器的第一输入端和所述二阶滤波放大器的输出端相连，所述迟滞比较器的第二输入 端和所述检波器的输出端相连;所述AD采样器的输出端和所述主控制器相连。
[0011] 进一步地，所述RF信号发射调节电路包括依次相连的发送开关、PWM模块和发送驱 动模块，所述发送驱动模块的输出端与所述谐振回路的输入端相连;所述发送开关的输入 端和所述主控制器相连，所述发送驱动模块的输出端和所述谐振回路的输入端相连。
[0012] 进一步地，所述发送驱动模块为M0SFET驱动Η桥，所述M0SFET驱动Η桥中位于同一 桥臂的一个M0SFET的控制端连接Ρ丽模块的输出端，另一M0SFET的控制端通过反向器连接 PWM模块的输出端;所述谐振回路使用同一 LC振荡电路收发RF信号，且收发频率固定不变。
[0013] 进一步地，所述体外程控仪通过所述谐振回路与植入式电子装置进行双向通信， 所述RF发射信号强度的调节控制如下：
[0014] 确定所述植入式电子装置的预定接收电压范围；
[0015] 根据如下关系式(1)计算体外程控仪天线端的感应电压UR的范围：
[0016]
[0017]其中Ur为体外程控仪天线端的感应电压，UT为植入式电子装置天线端的感应电压， k为耦合因子，LR为体外程控仪天线的线圈电感量，LT为植入式电子装置天线的线圈电感量；
[0018] 根据实时采集到的体外程控仪天线端的感应电压Ur对所述RF发射信号强度进行 调节。
[0019] 进一步地，所述耦合因子k由以下方式确定:所述RF信号经一阶滤波器、二阶滤波 放大器信号放大后生成放大后的RF信号，经过检波器检波保持，通过采样器采样得到RF信 号的最大幅度值，将所述幅度值除以放大倍数，得到原始的感应电压幅度值Ur，已知植入式 电子装置天线端的感应电压Ut、植入式电子装置天线电感值Lt及体外程控仪天线电感值Lr， 根据所述公式(1)推导出当前的耦合系数k值。
[0020] 进一步地，所述体外程控仪通过所述谐振回路与植入式电子装置进行双向通信， 所述RF发射信号强度的调节控制如下：确定所述植入式电子装置的预定接收电压范围；根 据所述预定接收电压范围和所述植入式电子装置的天线灵敏度，确定所述植入式电子装置 的磁场强度Η目标范围；根据所述磁场强度Η和体外程控仪天线端的感应电压U R的关系，确 定所述体外程控仪天线端的感应电压Ur的范围，根据实时采集到的体外程控仪天线端的感 应电压Ur对所述RF发射信号强度进行调节。
[0021] 进一步地，所述磁场强度Η和体外程控仪天线端的感应电压UR的关系如下：
[0022]
[0023]其中，LR为体外程控仪天线的线圈电感量，r为体外程控仪天线的线圈半径，d为体 外程控仪和植入式电子装置之间的距离，μ〇为磁常数。所述
[0024] 进一步地，所述RF发射信号强度的调节是通过控制器调节供电电压Vs幅度和PWM 占空比来实现。
[0025]进一步地，所述植入式电子装置的预设接收电压范围为lVpp~5Vpp。
[0026]本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明提供的体外程控仪，通过设置信 号接收解调电路、接收信号反馈电路和RF信号发射调节电路，在这三个电路模块共同作用 下，完成植入式电子装置的RF通信，体外程控仪根据接收信号反馈电路提供信号大小，可通 过主控制器完成Vs电压幅度/P丽占空比的调节，自动控制调节RF发射信号强度;从而提升 植入式电子装置接收信号的可靠性及稳定性，降低体外程控仪的功耗，并能有效避免对植 入式电子装置造成损坏。
【附图说明】
[0027]图1为植入式电子装置与体外程控仪的交互示意图；
[0028]图2为本发明的实施例中体外程控仪信号自动调节机制的原理方框图；
[0029]图3为本发明实施例中信号接收解调电路接收处理的RF信号示意图，其中图3(a) 为感应RF信号，图3(b)为滤波放大后的RF信号，图3(c)为转换后的数字信号；
[0030] 图4为本发明实施例中体外程控仪的发送驱动电路图。
[0031] 图中：
[0032] 1植入式电子装置 2体外程控仪 3谐振回路
[0033] 4-阶滤波器 5二阶滤波放大器6迟滞比较器
[0034] 7斯密特触发器 8检波器 9AD采样器
[0035] 10发送开关 IIP丽模块 12发送驱动模块
[0036] 13主控制器
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0038] 请参见图1，由于体外程控仪2和植入式电子装置1之间相对距离不同，体外程控仪 2接收到的信号由近及远成指数下降关系，但植入式电子装置1和体外程控仪2在不同位置 上，彼此之间的耦合系数k是相等的。
[0039] 本发明实施例提供的体外程控仪主要通过接收信号反馈电路采集接收信号幅度， 利用耦合因子相等的原理。本发明的体外程控仪通过采样得到体外程控仪天线端的的感应 电压U R，通过耦合因子k计算公式，能初步估算出在植入式电子装置天线端的感应电压UT。耦 合因子k计算公式（1):
[0040]
[0041 ] 其中，UT:植入式电子装置天线端感应电压，UR:体外程控仪天线端感应电压，Lr:体 外程控仪天线的线圈电感量，LT:植入式电子装置天线的线圈电感量;所以体外程控仪根据 接收到的植入式电子装置发射的信号的大小，调节发射电路的驱动电压或驱动PWM占空比， 就能够自动调节发送端信号发射强度，从而保证植入式电子装置的接收信号幅度在可靠范 围内。
[0042]请参见图2,本发明提供的体外程控仪包括主控制器13,谐振回路3、LCD显示、数据 处理、程控界面等模块，体外程控仪2与植入式电子装置1利用谐振回路收发RF信号，进行双 向无线通信，所述谐振回路使用同一 LC振荡电路收发RF信号，且收发频率固定不变。本发明 提供的体外程控仪的信号自动调节部分主要包括三个电路模块：
[0043]信号接收解调电路：用于接收来自所述谐振回路的模拟RF信号，并对所述模拟RF 信号进行滤波及放大处理，然后调制转换为数字信号；
[0044]接收信号反馈电路:用于对所述放大处理后的模拟RF信号进行检波及幅度采样； [0045] RF信号发射调节电路:根据所述接收信号反馈电路提供的信号大小，调节控制谐 振回路3的RF发射信号强度在预设范围内。
[0046] 由于现有的体外程控仪需要采集发射电路的反馈信号，因此，一般采用载频振荡 器一》载波调制器_》D类放大器构成发射电路，且发射频率是可变的；同时不需要考虑接收 信号反馈电路，因此接收电路一般采用依次相连的检波器、带通滤波放大和整形电路，如申 请号为200610042605.2,发明名称为一种植入式心脏起博器遥测装置及双向数据传输方法 的中国专利文献公布的植入式心脏起搏器遥测装置。而本发明的体外程控仪则需要采集发 射电路的反馈信号，主要通过接收信号反馈电路采集接收信号幅度，利用耦合因子相等的 原理，自动控制调节