一种应用于心脏起搏器的极性选择电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种应用于心脏起搏器的极性选择电路，包括双极性选择的电路和三极性选择的电路；通过共用一个电极导线的起搏、心电信号采集、心脏阻抗测量正确地进行双极、三级性选择；该电路具有单向导通多通路的特点，能够保证各个功能信号只在其固定的通路中传输，在正确的极性选择的同时，将各功能在其单独的通路中完成，能够在电路上对各个功能信号进行有效隔离；且由于核心电路由开关型MOS管构成，信号损失较小，隔离度高，安全性好。从而本装置适用于大面积推广和广泛使用。
【专利说明】一种应用于心脏起搏器的极性选择电路
【技术领域】
[0001] 本发明属于集成电路【技术领域】，具体涉及一种应用于心脏起搏器的极性选择电 路。
【背景技术】
[0002] 心脏起搏器可用于治疗一些由于某些心律失常所致的心脏功能障碍等疾病，其主 要由起搏器和电极导线两部分构成，起搏器植入人体后，通过电极导线与心脏相连。电极导 线内部一根金属线将起搏脉冲传送至心脏，为起搏器的阳极；另一根金属线将心电信号传 回起搏器，为起搏器阴极；同时起搏器的外壳也能通过人体组织将起搏脉冲传送至心脏。越 来越多的临床数据表明通过改变电极极性，产生最接近心脏本征起搏脉冲信号的去极化起 搏脉冲，更有助于稳定心率，提尚心脏起搏器的治疗效果。极性选择电路能使心脏起搏器完 成从起搏器阳极到起搏器阴极、从起搏器外壳到起搏器阴极、从起搏器阴极到起搏器阳极 的不同电极之间的起搏、心脏阻抗测量等功能。随着心脏起搏器功能的越来越完善，安全可 靠的极性选择电路越来越重要。
[0003] 专利U. S. No. 4628934通过一种电路结构实现了具有多腔电极导线的起搏器起搏 时的多种极性的选择，但不具有心电信号采集、心脏阻抗测量的极性选择功能。
[0004] 专利U. S. No. 6477417B1通过一种电路结构实现了具有多腔电极导线的起搏器起 搏、心电信号采集的多种极性的选择，但其起搏与心电信号采集功能均需各自的电极导线。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种应用于心脏起搏器 的极性选择电路，具有隔离度高、抗干扰能力强的优点。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：包括双极性选择的电路和三极性选 择的电路；
[0007] 所述的双极性选择电路包括：源端连接在一起的第一 MOS管和第二MOS管，且第一 MOS管和第二MOS管的栅端共接在其对应的高压驱动电路输出端；第一 MOS管和第三MOS管 的漏端均连接至起搏电路输出的正端；第三MOS管和第四MOS管的源端相连接，第三MOS管 和第四MOS管栅端共接在其对应的高压驱动电路输出端；第二MOS的漏端与起搏器外壳相 连接；第四MOS管的漏端与起搏器阳极相连接；第五和第六MOS管的源端均与心电采集电 路输出的正端相连接，第五和第六MOS管栅端分别连接其对应的控制译码电路的输出端； 第五MOS管漏端与起搏器外壳相连接，第六MOS管漏端与起搏器阳极相连接；第七MOS管和 第八MOS管源端相连接，且第七MOS管、第八MOS管栅端共接在其对应的控制译码电路输出 端；第七MOS管和第九MOS管漏端均与起搏电路输出的正端相连接；第九和第十MOS管源 端相连接；第九MOS管和第十MOS管的栅端共接在其对应的控制译码电路输出端；第八MOS 管的漏端与起搏器外壳相连接；第十MOS管的漏端与起搏器阳极相连接；
[0008] 所述的三极性选择电路包括：漏端均与起搏电路输出正端相连接的第十一 MOS 管、第十三MOS管和第十五MOS管；第^^一 MOS管和第十二MOS管栅端共接在其对应的高压 驱动电路输出端；第十二MOS管源端与第^^一 MOS管漏端相连接，第十二MOS管漏端与起搏 器外壳相连接；第十三MOS管源端与第十四MOS管源端相连接，两MOS栅端共接在其对应的 高压驱动电路输出端；第十四MOS管的漏端与起搏器阳极和第二十三MOS管的漏端相连接； 第二十三MOS管的栅端与其对应的控制译码电路输出端相连，源端与起搏电路输出的负端 及阻抗测量电路的负端相连；第十五MOS管源端和第十六MOS管源端相连接，两MOS栅端共 接在其对应的高压驱动电路输出端，第十六MOS管的漏端与起搏器阴极和第二十四MOS管 漏端相连接；第二十四MOS管的栅端与其对应的控制译码电路输出相连，源端与起搏电路 输出的负端及阻抗测量电路的负端相连的；第十七MOS管、第十九MOS管、第二^^一 MOS管 漏端均与阻抗测量电路输出正端相连接；第十七MOS管源端与第十八MOS管源端相连接， 栅端共接在其对应的控制译码电路的输出端，第十八MOS管漏端与起搏器外壳相连接；第 十九MOS管源端与第二十MOS管源端相连接，栅端共接在其对应的控制译码电路的输出端， 第二十MOS管漏端与起搏器阳极相连接；第二一^h MOS管源端与第二十二MOS管源端相连 接，栅端共接在其对应的控制译码电路的输出端，第二十二MOS管漏端与起搏器阴极相连 接。
[0009] 所述的第一 MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第^^一 MOS管、第十二 MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管和第十六MOS管均为栅耐高压的switch 型 M0S。
[0010] 所述的第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十MOS 管、第十七MOS管、第十八MOS管、第十九MOS管、第二十MOS管、第二^^一 MOS管、第二十二 MOS管、第二十三MOS管和第二十四MOS管均为漏端耐高压的switch型M0S。
[0011] 本发明具有以下的有益效果：相比较现有技术，本发明通过共用一个电极导线的 起搏、心电信号采集、心脏阻抗测量正确地进行双极、三级性选择；该电路具有单向导通多 通路的特点，能够保证各个功能信号只在其固定的通路中传输，在正确的极性选择的同时， 将各功能在其单独的通路中完成，能够在电路上对各个功能信号进行有效隔离；且由于核 心电路由开关型MOS管构成，信号损失较小，隔离度高，安全性好。从而本装置适用于大面 积推广和广泛使用。
[0012] 进一步的，由于第一 MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第^^一 MOS管、 第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管和第十六MOS管均为栅耐高压 的switch型M0S，从而具有低导通电阻，
[0013] 进一步的，由于第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第 十MOS管、第十七MOS管、第十八MOS管、第十九MOS管、第二十MOS管、第二^^一 MOS管、第 二十二MOS管、第二十三MOS管和第二十四MOS管均为漏端耐高压的switch型M0S，从而具 有低的导通电阻，电源电压即可驱动。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为心脏起搏器的极性选择原理图；
[0015] 图2为本发明提供双极性选择的电路原理图；
[0016] 图3为本发明提供三极性选择的电路原理图；
[0017] 图4为图2所示STI = 0, SEN = 0时电路的仿真结果图；
[0018] 图5为图2所示STI = 1，SEN = 1时电路的仿真结果图；
[0019] 图6为图2所示STI = 0, SEN = 1时电路的仿真结果图；
[0020] 图7为图2所示STI = 1，SEN = 0时电路的仿真结果图；
[0021] 图8为图3所示起搏脉冲最高幅值6. 2V时电路的仿真结果图；
[0022] 图9为图3所示起搏脉冲最高幅值6. 75V时电路的仿真结果图；
[0023] 图10为图3所示起搏脉冲最高幅值6. 76V时电路的仿真结果图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。
[0025] 参见图2、3,本发明包括双极性选择的电路和三极性选择的电路；双极性选择电 路包括：源端连接在一起的第一 MOS管Ml和第二MOS管M2,且第一 MOS管Ml和第二MOS管 M2的栅端共接在其对应的高压驱动电路输出端；第一 MOS管Ml和第三MOS管M3的漏端均 连接至起搏电路输出的正端；第三MOS管M3和第四MOS管M4的源端相连接，第三MOS管M3 和第四MOS管M4栅端共接在其对应的高压驱动电路输出端；第二MOS的漏端与起搏器外壳 相连接；第四MOS管M4的漏端与起搏器阳极相连接；第五和第六MOS管M6的源端均与心 电采集电路输出的正端相连接，第五和第六MOS管M6栅端分别连接其对应的控制译码电路 的输出端；第五MOS管M5漏端与起搏器外壳相连接，第六MOS管M6漏端与起搏器阳极相连 接；第七MOS管M7和第八MOS管M8源端相连接，且第七MOS管M7、第八MOS管M8栅端共 接在其对应的控制译码电路输出端；第七MOS管M7和第九MOS管M9漏端均与起搏电路输 出的正端相连接；第九和第十MOS管MlO源端相连接；第九MOS管M9和第十MOS管MlO的 栅端共接在其对应的控制译码电路输出端；第八MOS管M8的漏端与起搏器外壳相连接；第 十MOS管MlO的漏端与起搏器阳极相连接；
[0026] 三极性选择电路包括：漏端均与起搏电路输出正端相连接的第十一 MOS管M11、第 十三MOS管M13和第十五MOS管M15 ;第^^一 MOS管Mll和第十二MOS管M12栅端共接在 其对应的高压驱动电路输出端；第十二MOS管M12源端与第^^一 MOS管Mll漏端相连接，第 十二MOS管M12漏端与起搏器外壳相连接；第十三MOS管M13源端与第十四MOS管M14源 端相连接，两MOS栅端共接在其对应的高压驱动电路输出端；第十四MOS管M14的漏端与起 搏器阳极和第二十三MOS管M23的漏端相连接；第二十三MOS管M23的栅端与其对应的控 制译码电路输出端相连，源端与起搏电路输出的负端及阻抗测量电路的负端相连；第十五 MOS管M15源端和第十六MOS管M16源端相连接，两MOS栅端共接在其对应的高压驱动电 路输出端，第十六MOS管M16的漏端与起搏器阴极和第二十四MOS管M24漏端相连接；第 二十四MOS管M24的栅端与其对应的控制译码电路输出相连，源端与起搏电路输出的负端 及阻抗测量电路的负端相连的；第十七MOS管M17、第十九MOS管M19、第二^^一 MOS管M21 漏端均与阻抗测量电路输出正端相连接；第十七MOS管M17源端与第十八MOS管M18源端 相连接，栅端共接在其对应的控制译码电路的输出端，第十八MOS管M18漏端与起搏器外壳 相连接；第十九MOS管M19源端与第二十MOS管M20源端相连接，栅端共接在其对应的控制 译码电路的输出端，第二十MOS管M20漏端与起搏器阳极相连接；第二一^h MOS管M21源端 与第二十二MOS管M22源端相连接，栅端共接在其对应的控制译码电路的输出端，第二十二 MOS管M22漏端与起搏器阴极相连接。
[0027] 第一 MOS 管 Ml、第二 MOS 管 M2、第三 MOS 管 M3、第四 MOS 管 M4、第^-一 MOS 管 Ml 1、 第十二MOS管M12、第十三MOS管M13、第十四MOS管M14、第十五MOS管M15和第十六MOS 管M16均为栅耐高压的switch型M0S。第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七MOS管M7、第 八MOS管M8、第九MOS管M9、第十MOS管M10、第十七MOS管M17、第十八MOS管M18、第十九 MOS管M19、第二十MOS管M20、第二^-一 MOS管M21、第二十二MOS管M22、第二十三MOS管 M23和第二十四MOS管M24均为漏端耐高压的switch型M0S。
[0028] 本实例的电路级仿真采用的是HHNEC 0· 35um B⑶工艺，并使用Cadence公司的 Spectre在ADE (模拟集成电路设计自动化仿真软件）环境下仿真得到的，电路工作的电源 电压为2. 8V。
[0029] 参考图2和图3本发明一共包括24个LDNMOS管。注意本发明所保护的范围不局 限于这里描述的实例。在这些实例中，MOS管都是用的LDNM0S，当然可以使用LDPM0S、一般 的开关型MOS管等代替LDNMOS。
[0030] 图2为适用于提供心脏起搏器双极性选择的电路，其工作过程包括：起搏电路的 双极性的选择；心脏阻抗测量电路的双极性选择；心电信号采集电路的双极性选择。对于 起搏电路的双极性选择：首先接收STI_L信号使STI极性控制有效；当STI = 0时，Pl端口 输入高压，漏端与起搏电路输出正端相连接的NMOS第一 MOS管Ml导通，源端与第一 MOS管 Ml源端相连接，漏端与起搏器金属外壳相连接的NMOS第二MOS管M2导通，其余各MOS管栅 均接〇电平，即为关断状态，这样就得到了起搏的起搏器外壳一起搏器阴极极性；当STI = 1时，P2端口输入高压，漏端与起搏电路输出正端相连接的NMOS第三MOS管M3导通，源端 与第三MOS管M3源端相连接，漏端与心脏正端相连接的NMOS第四MOS管M4导通，其余各 MOS管栅均接0电平，即为关断状态，这样就得到了起搏的阳极一阴极极性；同时在起搏选 择极性时，心电信号采集通路与心脏阻抗测量通路均关断，由于起搏脉冲最高幅值在8V之 内，而所采用的LDNMOS漏端均耐30V高压，完全保证了起搏脉冲不会回流入心电信号采集 电路与心脏阻抗测量电路中，具有很好地隔离性。起搏电路的双极性选择真值表如表1所 不O
[0031] 表1起搏电路的双极性选择真值表
[0032]
【权利要求】
1. 一种应用于心脏起搏器的极性选择电路，其特征在于：包括双极性选择的电路和三 极性选择的电路； 所述的双极性选择电路包括：源端连接在一起的第一 MOS管（Ml)和第二MOS管（M2)， 且第一 MOS管（Ml)和第二MOS管（M2)的栅端共接在其对应的高压驱动电路输出端；第一 MOS管（Ml)和第三MOS管（M3)的漏端均连接至起搏电路输出的正端；第三MOS管（M3)和 第四MOS管（M4)的源端相连接，第三MOS管（M3)和第四MOS管（M4)栅端共接在其对应的 高压驱动电路输出端；第二MOS的漏端与起搏器外壳相连接；第四MOS管（M4)的漏端与起 搏器阳极相连接；第五和第六MOS管（M6)的源端均与心电采集电路输出的正端相连接，第 五和第六MOS管（M6)栅端分别连接其对应的控制译码电路的输出端；第五MOS管（M5)漏 端与起搏器外壳相连接，第六MOS管（M6)漏端与起搏器阳极相连接；第七MOS管（M7)和第 八MOS管（M8)源端相连接，且第七MOS管（M7)、第八MOS管（M8)栅端共接在其对应的控 制译码电路输出端；第七MOS管（M7)和第九MOS管（M9)漏端均与起搏电路输出的正端相 连接；第九和第十MOS管（M10)源端相连接；第九MOS管（M9)和第十MOS管（M10)的栅端 共接在其对应的控制译码电路输出端；第八MOS管（M8)的漏端与起搏器外壳相连接；第十 MOS管（M10)的漏端与起搏器阳极相连接； 所述的三极性选择电路包括：漏端均与起搏电路输出正端相连接的第十一 MOS管 (M11)、第十三MOS管（M13)和第十五MOS管（M15);第^^一 MOS管（Mil)和第十二MOS管 (M12)栅端共接在其对应的高压驱动电路输出端；第十二MOS管（M12)源端与第^^一MOS管 (Mil)漏端相连接，第十二MOS管（M12)漏端与起搏器外壳相连接；第十三MOS管（M13)源 端与第十四MOS管（M14)源端相连接，两MOS栅端共接在其对应的高压驱动电路输出端；第 十四MOS管（M14)的漏端与起搏器阳极和第二十三MOS管（M23)的漏端相连接；第二十三 MOS管（M23)的栅端与其对应的控制译码电路输出端相连，源端与起搏电路输出的负端及 阻抗测量电路的负端相连；第十五MOS管（M15)源端和第十六MOS管（M16)源端相连接，两 MOS栅端共接在其对应的高压驱动电路输出端，第十六MOS管（M16)的漏端与起搏器阴极 和第二十四MOS管（M24)漏端相连接；第二十四MOS管（M24)的栅端与其对应的控制译码 电路输出相连，源端与起搏电路输出的负端及阻抗测量电路的负端相连的；第十七MOS管 (M17)、第十九MOS管（M19)、第二^^一 MOS管（M21)漏端均与阻抗测量电路输出正端相连 接；第十七MOS管（M17)源端与第十八MOS管（M18)源端相连接，栅端共接在其对应的控 制译码电路的输出端，第十八MOS管（M18)漏端与起搏器外壳相连接；第十九MOS管（M19) 源端与第二十MOS管（M20)源端相连接，栅端共接在其对应的控制译码电路的输出端，第 二十MOS管（M20)漏端与起搏器阳极相连接；第二一^hMOS管（M21)源端与第二十二MOS 管（M22)源端相连接，栅端共接在其对应的控制译码电路的输出端，第二十二M0S管（M22) 漏端与起搏器阴极相连接。
2. 根据权利要求1所述的一种应用于心脏起搏器的极性选择电路，其特征在于：所述 的第一 M0S 管（Ml)、第二 M0S 管（M2)、第三 M0S 管（M3)、第四 M0S 管（M4)、第^^一 M0S 管 (M11)、第十二M0S管（M12)、第十三M0S管（M13)、第十四M0S管（M14)、第十五M0S管（M15) 和第十六M0S管（M16)均为栅耐高压的switch型M0S。
3. 根据权利要求1所述的一种应用于心脏起搏器的极性选择电路，其特征在于：所述 的第五M0S管（M5)、第六M0S管（M6)、第七M0S管（M7)、第八M0S管（M8)、第九M0S管（M9)、 第十MOS管（M10)、第十七MOS管（M17)、第十八MOS管（M18)、第十九MOS管（M19)、第二十 M0S 管（M20)、第二^-一 M0S 管（M21)、第二十二 M0S 管（M22)、第二十三 M0S 管（M23)和第 二十四M0S管（M24)均为漏端耐高压的switch型M0S。
【文档编号】A61N1/362GK104491986SQ201410783277
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】张瑞智, 赵阳, 张鸿, 许江涛, 李嘉, 张 杰 申请人:西安交通大学