一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊和系統(tǒng)，由絕緣包裝的電子元件盒，刺激電極，監(jiān)護電極組成，電子元件盒中包括鋰亞電池，低功耗微處理器，生物電采集器，恒流源刺激器，天線；監(jiān)護電極和生物電采集器相連，采集心電數(shù)據(jù)進入低功耗微處理器，低功耗微處理器通過天線將心電數(shù)據(jù)發(fā)送出去；天線接收刺激控制指令，傳送給低功耗微處理器，低功耗微處理器控制恒流源刺激器，恒流源刺激器和刺激電極相連輸出刺激信號。將上述模塊植入人和動物機體內(nèi)，不但可以進行實時心電監(jiān)護，還可以利用其心電刺激電路，在體外通過遙控隨時對人和動物機體進行心電刺激，從而利用其誘發(fā)及終止室性心動過速，或其它心電功能等。
【專利說明】一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前心電刺激，監(jiān)護方面的現(xiàn)有技術(shù)如下:
[0003]1.體外遠程心電監(jiān)護=Holter系統(tǒng)可以連續(xù)監(jiān)測24_72小時甚至更長時間的心電圖。然而目前大多Holter系統(tǒng)大多只是回顧性心電信息分析，很少具有實時監(jiān)測功能，記錄時間短，不容易記錄心臟不良事件，也因為需連接電極至患者身體不適及依從性低等，因此很難應(yīng)用于遠程心電監(jiān)測及診斷。
[0004]利用電話或GPRS (通用分組無線業(yè)務(wù))甚至互聯(lián)網(wǎng)，事件觸發(fā)式心電記錄儀可以間斷或連續(xù)將心電信息遠距離傳輸?shù)结t(yī)院或醫(yī)生辦公室，從而有利于疾病的診斷和治療。事件觸發(fā)式心電記錄儀有些是根據(jù)心律失常的識別設(shè)置而自動觸發(fā)心電信息傳輸，也有是需要病人自行操作裝置而進行心電傳輸。這些設(shè)備雖然一定程度上克服了 Holter系統(tǒng)的不足，可以長時間及實時的心電信息傳輸，但也有相當?shù)牟蛔阒?不能記錄事件發(fā)作前的心電圖；因攜帶不方便而影響患者生活；因為導(dǎo)聯(lián)連接等操作復(fù)雜，患者不經(jīng)常沒有按要求配帶設(shè)備，而當有不適癥狀才配帶上設(shè)備時心律失?？赡芤呀K止；如為人工觸發(fā)則必須要求患者處于清醒狀態(tài)。
[0005]無論是Holter系統(tǒng)還是實時或非實時的心電記錄儀，體外遠程心電監(jiān)護都具有患者依從性差、電極容易脫落、操作復(fù)雜、易受到干擾、影響生活等因素而經(jīng)常只能記錄為數(shù)不多的心電圖。更甚的是，這些設(shè)備并無任何治療功能。
[0006]2.植入式遠程心電監(jiān)測:植入式遠程心電監(jiān)測是將心電檢測電子設(shè)備直接植入機體內(nèi)，體外配一個接收器，將心電信號發(fā)送到醫(yī)療中心，不存在電極脫落及患者依從性差等因素，不受患者運動等生活的影響，因而可以克服體外遠程心電監(jiān)測的不足。現(xiàn)階段的植入式遠程心電監(jiān)測系統(tǒng)體積小，電池壽命長，得到的信息多，記錄時間長甚至可達數(shù)年，可以取得連續(xù)穩(wěn)定可靠的心電信號，也有些具有自動報警功能，受到歐洲及美國心臟相關(guān)協(xié)會的推薦。目前國外有幾種植入式心電檢測電子設(shè)備應(yīng)用于臨床，如Medtronic Reveal和St.Jude Confirm。但當前這些植入式心電監(jiān)測設(shè)備電池容量仍偏小,只能記錄事件發(fā)生前后一段時間內(nèi)的心電圖；有些心電圖僅為單導(dǎo)聯(lián)，不能確切診斷室速；容易受干擾，有假陽性信號可能；需要醫(yī)生做出合理判斷；信號干預(yù)經(jīng)常誤報警及諸存，影響電池壽命；沒有任何治療功能。由于需要手術(shù)，通常情況下患者很難僅為了心電監(jiān)護或診斷而植入遠程心電監(jiān)護設(shè)備，因而其應(yīng)用也受限。
[0007]3.兼有遠程心電監(jiān)測的起搏器:利用移動通信網(wǎng)絡(luò)進行心電信息傳輸，當前的一些起搏器，特別是新一代的帶自動除顫功能的起搏器(ICD)、帶自動除顫功能的心臟再同步化治療起搏器(CRT-D)等均配有遠程心電監(jiān)測系統(tǒng)，可以作為遠程心電監(jiān)護。起搏器和ICD等均可以儲存一定的心電診斷及電極信息，尤其是可記錄房顫、室性心律失常甚至心衰的有關(guān)參數(shù)。當前起搏器遠程心電監(jiān)測有事件的觸發(fā)式，也可以是患者按需式者開啟通訊過程，從而使醫(yī)生根據(jù)接受的監(jiān)測的參數(shù)在網(wǎng)上進行遠程程控。目前有Home MonitoringSystem、Medtronic Carelink Network、Latitude 及 Housecall Plus Remote patientMonitoring等應(yīng)用于臨床。新一代遠程監(jiān)護是實行無線系統(tǒng)，可以自動傳輸信息到工作人員或醫(yī)生，包括:設(shè)備相關(guān)的信息，問題(發(fā)現(xiàn)心律失常情況，電池及電極)及心電圖，發(fā)現(xiàn)無癥狀的房顫等心律失常；最大的優(yōu)點是發(fā)現(xiàn)有潛在風險的心律失常。每個月或季度傳輸實時的心臟內(nèi)心電圖信息；引起癥狀的心電圖下載(including an I⑶discharge),或每個季度下載。
[0008]兼有遠程心電監(jiān)測的起搏器目前最主要用在I⑶領(lǐng)域。I⑶具有識別室性心律失常及除顫功能，是降低SCD發(fā)生率的治療方法，但是ICD也存在著很多缺點:價格昂貴，我國大多數(shù)患者因經(jīng)濟不能承受而不能受益；壽命短，大約5年，有些患者需要多次更換；經(jīng)常會出現(xiàn)故障，如不適當電擊、不必要電擊和電極導(dǎo)線故障等。不適當電擊是指由非致命性心律失常事件誘發(fā)的電擊，如誤感知等；而不必要電擊是指一些快速性室速可被其他方式終止，如ATP終止，而不需要電擊治療，從而減輕患者痛苦。有研究顯示快速性VT占所有觸發(fā)ICD電擊的心律失常的76%。因此ICD的發(fā)展方向不僅是體積小型化，更重要的是減少不適當電擊和不必要電擊，通過遠程心電監(jiān)測將可以有利于I⑶的及時功能調(diào)整，從而減少不良放電。
[0009]然而，即便I⑶的Home Monitor監(jiān)測系統(tǒng)大多沒有實時心電監(jiān)測功能，也沒有由醫(yī)生親自處理。價格昂貴，且因為其本身仍有誤放電等不良副作用，因此應(yīng)用它們的臨床應(yīng)用仍受到一定的限制。對于一些可逆性病因的患者難以接受這一方法，正如患者很難因為僅監(jiān)測而植入器械，患者也不太可能因為監(jiān)測診斷而植入I⑶。
[0010]總之目前與心電刺激、監(jiān)護相關(guān)的有2種產(chǎn)品:第一種是遠程心電監(jiān)護，包括植入式和非植入式，但均沒有實時心電監(jiān)護功能，且沒有任何治療功能；第二種是起搏器，特別是帶自動除顫功能的起搏器I⑶，然而這些起搏器及I⑶均需長期植入，且均沒有遠程實時心電監(jiān)護功能，更無法在體外由醫(yī)生親自操控起搏器并使其起搏。目前帶有實時遠程心電監(jiān)護并體外控制心臟起搏的器械還缺乏。
[0011]IEEE 802.15.4描述了低速率無線個人局域網(wǎng)的物理層和媒體接入控制協(xié)議。它屬于 IEEE 802.15 工作組。IEEE 802.15.4 是 ZigBee, WirelessHART,和 MiWi 規(guī)范的基礎(chǔ)。
[0012]ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)、傳輸層(TL)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、應(yīng)用層(APL)等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規(guī)定。
實用新型內(nèi)容
[0013]本實用新型的目的是，提供一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊。
[0014]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是:一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊，由絕緣包裝的電子元件盒，刺激電極，監(jiān)護電極組成，電子元件盒中包括鋰亞電池，低功耗微處理器，生物電采集器，恒流源刺激器，天線；鋰亞電池對電子元件盒內(nèi)的電路進行供電；低功耗微處理器具有無線收發(fā)功能；監(jiān)護電極和生物電采集器相連，采集心電數(shù)據(jù)進入低功耗微處理器，低功耗微處理器通過天線將心電數(shù)據(jù)發(fā)送出去；天線接收刺激控制指令，傳送給低功耗微處理器，低功耗微處理器控制恒流源刺激器，恒流源刺激器和刺激電極相連輸出刺激信號。
[0015]本實用新型有如下有益效果:低功耗電子元器件，自帶供電用高能鋰亞電池，可將模塊植入人和動物機體內(nèi)，不但可以進行實時心電監(jiān)護，還可以利用其心電刺激電路，在體外通過遙控隨時對人和動物機體進行刺激。
[0016]本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案之一:上述生物電采集器按照信號流向由初級低功耗三運放差動放大器，高通濾波電路，低通濾波電路，陷波器，末級低功耗三運放差動放大器，A/D轉(zhuǎn)換器串聯(lián)組成。
[0017]本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案之二:上述恒流源刺激器由D/A轉(zhuǎn)換器和恒流源雙向刺激電路組成，D/A轉(zhuǎn)換器驅(qū)動恒流源雙向刺激電路。
[0018]本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案之三:上述低功耗微處理器的無線收發(fā)功能遵循ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
[0019]本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案之四:上述刺激電極采用心外膜刺激電極。
[0020]本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案之五:上述刺激電極采用普通心內(nèi)膜刺激電極。
[0021]本實用新型的又一目的是，提供一種實時心電刺激、監(jiān)護無線系統(tǒng)。
[0022]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是:一種實時心電刺激、監(jiān)護無線系統(tǒng)，由植入模塊，無線收發(fā)器，計算機組成，植入模塊為上述一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊，計算機具有心電監(jiān)護、刺激功能；計算機通過無線收發(fā)器接受植入模塊傳送的心電數(shù)據(jù)，控制植入模塊發(fā)出刺激信號。
[0023]本實用新型有如下有益效果:由于采用一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊，可植入人和動物機體內(nèi)，不但可以利用本系統(tǒng)進行實時心電監(jiān)護，還可以利用其刺激系統(tǒng)，在體外操作本系統(tǒng)隨時對人和動物機體進行刺激。
[0024]本實用新型的優(yōu)選方案之一:上述植入模塊和無線收發(fā)器遵循ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
[0025]本實用新型的優(yōu)選方案之二:上述一種實時心電刺激、監(jiān)護無線系統(tǒng)包括遠程傳輸系統(tǒng)，無線收發(fā)器通過遠程傳輸系統(tǒng)和計算機通訊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是所述一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊結(jié)構(gòu)框圖。
[0027]圖2是所述一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊原理框圖。
[0028]圖3是所述一種實時心電刺激、監(jiān)護無線系統(tǒng)原理框圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合實施例并參照附圖對本實用新型作進一步描述。
[0030]實施例1
[0031]本實施例實現(xiàn)一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊。
[0032]參看附圖1所述一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊結(jié)構(gòu)框圖。一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊，由絕緣包裝的電子元件盒，刺激電極，監(jiān)護電極組成，電子元件盒中包括鋰亞電池，低功耗微處理器，生物電采集器，恒流源刺激器，天線；鋰亞電池對電子元件盒內(nèi)的電路進行供電；低功耗微處理器具有無線收發(fā)功能；監(jiān)護電極和生物電采集器相連，采集心電數(shù)據(jù)進入低功耗微處理器，低功耗微處理器通過天線將心電數(shù)據(jù)發(fā)送出去；天線接收刺激控制指令，傳送給低功耗微處理器，低功耗微處理器控制恒流源刺激器，恒流源刺激器和刺激電極相連輸出刺激信號。
[0033]目前基于ffiEE 802.15.4的低速率無線個人局域網(wǎng)比較成熟。ffiEE 802.15.4是ZigBee, WirelessHART,和MiWi規(guī)范的基礎(chǔ)。ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。例如德州儀器(TI)公司的低功耗微處理器CC2530就具有ZigBee無線收發(fā)功能。故上述的實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊可以由德州儀器(TI)公司的低功耗微處理器CC2530為核心構(gòu)成。CC2530是用于ffiEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE應(yīng)用的一個真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標準的增強型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM和許多其他強大的功能。CC2530有四種不同的閃存版本:CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB的閃存。CC2530具有不同的運行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運行模式之間的轉(zhuǎn)換時間短進一步確保了低能源消耗。CC2530F256結(jié)合了德州儀器的業(yè)界領(lǐng)先的黃金單元ZigBee協(xié)議棧(Z-StackZigBee解決方案。CC2530F64結(jié)合了德州儀器的黃金單元RemoTI，更好地提供了一個強大和完整的ZigBee RF4CE遠程控制解決方案。
[0034]參看附圖1所述一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊原理框圖。生物電采集器按照信號流向由初級低功耗三運放差動放大器，高通濾波電路，低通濾波電路，陷波器，末級低功耗三運放差動放大器，A/D轉(zhuǎn)換器串聯(lián)組成。恒流源刺激器由D/A轉(zhuǎn)換器和恒流源雙向刺激電路組成，D/A轉(zhuǎn)換器驅(qū)動恒流源雙向刺激電路。根據(jù)人體和動物有機體心電特點，高通濾波電路設(shè)置為0.3Hz以上頻率波通過；低通濾波電路設(shè)置為IOOHz以下頻率波通過；陷波器阻止50Hz頻率波。為保證采樣精度，A/D采用12位的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，本實施例中即采用CC2530自帶的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0035]上述模塊可以植入有機體內(nèi)，主要由3部分組成:①由絕緣包裝的內(nèi)含電子元件及電池的植入主體；②2根絕緣的心電監(jiān)護電極，其中一根陽極，另一根為陰極；③刺激電極(可以借用起搏器電極，有2種起搏電極:一種是心外膜刺激電極，有2根；另一種是普通心內(nèi)膜刺激電極)。
[0036]實施例2
[0037]本實施例實現(xiàn)一種實時心電刺激、監(jiān)護無線系統(tǒng)。
[0038]參看附圖3所述一種實時心電刺激、監(jiān)護無線系統(tǒng)原理框圖。一種實時心電刺激、監(jiān)護無線系統(tǒng)，由植入模塊，無線收發(fā)器，計算機組成，植入模塊為上述一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊，計算機具有心電監(jiān)護、刺激功能；計算機通過無線收發(fā)器接受植入模塊傳送的心電數(shù)據(jù)，控制植入模塊發(fā)出刺激信號。
[0039]作為優(yōu)選的選擇植入模塊和無線收發(fā)器遵循ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；上述系統(tǒng)包括遠程傳輸系統(tǒng)，無線收發(fā)器通過遠程傳輸系統(tǒng)和計算機通訊。遠程傳輸系統(tǒng)可以基于無線的3G，GPRS網(wǎng)絡(luò)，或者電信的寬帶網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)實際情形選擇。當然本地計算機和遠程計算機也可以同時存在，以方便不同的應(yīng)用情形使用。[0040]本系統(tǒng)的建立過程如下:在麻醉情形下，將植入模塊植入有機體皮膚下層，其中心電監(jiān)護陽性電極植在心臟左下方，另一根為陰性電極植入在心臟右上方，刺激電極經(jīng)頸靜脈或鎖骨下靜脈送入右心室，或開胸縫合在心外膜。無線收發(fā)器放置在離植入子10米以內(nèi)，接上電源，打開計算機及系統(tǒng)，計算機可實時顯示心電圖，并接時間順序保存在文件中，可供分析。
[0041]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和補充，這些改進和補充也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊，由絕緣包裝的電子元件盒，刺激電極，監(jiān)護電極組成，其特征在于:所述電子元件盒中包括鋰亞電池，低功耗微處理器，生物電采集器，恒流源刺激器，天線；所述鋰亞電池對所述電子元件盒內(nèi)的電路進行供電；所述低功耗微處理器具有無線收發(fā)功能；所述監(jiān)護電極和生物電采集器相連，采集心電數(shù)據(jù)進入低功耗微處理器，低功耗微處理器通過所述天線將心電數(shù)據(jù)發(fā)送出去；所述天線接收刺激控制指令，傳送給低功耗微處理器，所述低功耗微處理器控制恒流源刺激器，恒流源刺激器和刺激電極相連輸出刺激信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊，其特征在于:所述生物電采集器按照信號流向由初級低功耗三運放差動放大器，高通濾波電路，低通濾波電路，陷波器，末級低功耗三運放差動放大器，A/D轉(zhuǎn)換器串聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊，其特征在于:所述恒流源刺激器由D/A轉(zhuǎn)換器和恒流源雙向刺激電路組成，所述D/A轉(zhuǎn)換器驅(qū)動所述恒流源雙向刺激電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊，其特征在于:所述刺激電極采用心外膜刺激電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊，其特征在于:所述刺激電極采用心內(nèi)膜刺激電極。
6.一種實時心電刺激、監(jiān)護無線系統(tǒng)，由植入模塊，無線收發(fā)器，計算機組成，其特征在于:所述植入模塊為權(quán)利要求1所述一種實時心電刺激、監(jiān)護無線模塊，所述計算機具有心電監(jiān)護、刺激功能；所述計算機通過所述無線收發(fā)器接受所述植入模塊傳送的心電數(shù)據(jù)，控制所述植入模塊發(fā)出刺激信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種實時心電刺激、監(jiān)護無線系統(tǒng)，其特征在于:包括遠程傳輸系統(tǒng)，所述無線收發(fā)器通過所述遠程傳輸系統(tǒng)和所述計算機通訊。
【文檔編號】A61N1/362GK203425379SQ201320198714
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月19日
【發(fā)明者】李毅剛, 張文贊, 羅章源, 涂權(quán), 周志文 申請人:上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院, 杰升生物科技(上海)有限公司