[发明专利]一种植入式装置的程控遥测系统与双向数据传输方法

说明书

技术领域

本发明属于无线数据传输技术领域，具体涉及植入式装置的程控遥测系统与双向数据传输方法。

背景技术

随着体积小、功耗低、可靠性高的集成电路的发展，生物材料尤其是无毒性生物相容材料研究的深入，体内供电方法的改进，许多测量与控制用的电子装置越来越多的植入人体和动物体，或用来代替或补偿人体器官的功能，或进行人体内部各种生理信息的检测。植入式装置一般由两部分组成：体外的程控部分和体内的功能装置。体外的程控部分主要按照一定的模式实现对植入部分的参数控制，把信息传递给植入部分，并接收植入部分的反馈信息，完成信息的处理后，重新设置发送给植入部分。植入部分接收到程控部分的信息，通过电路模块、导联和电极完成一定的功能，同时把生物组织、电子装置的必要信息反馈给外部的程控部分。

 植入式装置一般采用内部供能，由于携带的电池能量有限，所以植入式装置一般都有一定的工作寿命，如植入式心脏起搏器的工作寿命一般为5-10年。如何提高植入式装置的工作寿命，减少病患更换植入式装置电池的手术痛苦，成为科学家研究的一个课题。

 针对这一问题有人设计了体外供能的植入式系统（CNPATANT200910047790：体外供能的胶囊内窥镜系统），体外能量发射系统产生时变磁场，覆盖人体所在的空间区域，体内装置内窥镜内密封三维能量接收线圈，通过电磁感应产生感应电动势，经整流、滤波、稳压处理后输出供其他模块使用的功率。

 解决这一问题的另一种途径是优化体内装置的发射电路设计，降低发射功率（CNPATANT200610042605.2：一种植入式心脏起博器遥测装置及双向数据传输方法），在发送数据时，可将体内主控单元待发送的遥测数据发送至开关管以改变其LC并联谐振回路的负载，通过电感耦合形成对体外程控仪射频载波的负载调制并经程控仪的接收电路作为遥测数据传送至程控仪的主控单元。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可以降低体内装置发射电路的电池能量损耗，并可简化硬件设计的植入式装置的程控遥测系统及双向数据传输方法。

本发明提出植入式装置的程控遥测系统，由体外收发部分和体内收发部分构成。体外收发部分包括：由线圈L1和电容C1组成的体外LC并联谐振回路，载波发生器1，载波调制器2，E类放大器3以及具备检波、滤波放大功能的体外解调电路4；其中，载波发生器1，载波调制器2，E类放大器3，体外LC并联谐振回路，体外解调电路4依次连接，载波调制器2设有体外发射数据端5，体外解调电路4设有体外接收数据端6。体内收发部分包括：由线圈L2和电容C2组成的体内LC并联谐振回路，由二极管D1和电容C3构成的储能单元，由电阻R1和R2、晶体管T1和T2构成的开关电路，以及体内解调电路7。其中，体内解调电路7，体内LC并联谐振回路，储能单元和开关电路依次连接，体内解调电路7设有体内接收数据端8，开关电路设有体内发射数据端9。具体见图1所示。

本发明以射频电磁波作为信息的传输媒介，实现体内与体外的双向通信。程控时，体外程控装置通过LC谐振回路向体内装置发送调制射频波，体内装置使用LC谐振回路接受调制波再进行解调，从而得到程控信息；遥测时，体外装置先向体内装置发送一定长度的固定频率电磁波，体内装置使用电容贮存接受到的能量，然后在指定时隙通过体内LC谐振回路放电，向体外装置发射衰减振荡波，体外装置则通过接收到能量的所在时隙来判断体内发送的为何种信息。

依据上述植入式装置的程控遥测系统的双向数据传输方法，具体如下：

体外部分向体内部分发送数据时，载波发生器1产生固定频率的载波，载波调制器2为模拟开关，体外发射数据端5通过控制模拟开关的通断来实现对载波信号的数字调制，调制波通过E类放大器3放大后，经L1和C1组成的体外LC并联谐振回路发射出去。体内收发部分的L2和C2组成的体内LC并联谐振回路接收到体外发送的调制信号后，通过体内解调电路7检波、带通滤波放大后传给体内接收数据端8。