[发明专利]一种用于植入式脉冲发生器的刺激脉冲产生与控制电路

说明书

本发明提供了一种用于植入式脉冲发生器的刺激产生与控制电路，包括脉冲检测与控制电路、电荷泵升压电路和刺激脉冲产生电路，其中，脉冲检测与控制电路包括充放电控制电路和脉冲幅度检测电路；充放电控制电路用于接收CPU发送的刺激脉冲充电命令并发出电荷泵控制信号，电荷泵升压电路用于接收电荷泵控制信号并产生充电电压，刺激脉冲产生电路用于接收充电电压并对充电电容充电；脉冲幅度检测电路用于监测充电电容的电压并向放电控制电路反馈监测结果；充放电控制电路还用于接收CPU发送的命令并控制刺激脉冲产生电路发放刺激。该电路减少了对目标电容充电过程中CPU的主动控制，节省了目标电充持续充电时间，控制精确且降低了能量消耗。

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种用于植入式脉冲发生器的刺激产生与控制电路。

背景技术

植入式脉冲发生器种类很多，如植入心脏起搏器和除颤器、植入脑深部电刺激器、脊髓刺激器以及肠胃刺激器等，刺激脉冲产生和控制电路作为植入式脉冲发生器的核心部分，心脏起搏器和脑起搏器作为最为应用比较广泛的脉冲发生器，也代表了两种典型的刺激脉冲产生与控制电路。

脑起搏器(专利CN201610453725 Boost电路及DC-DC模块，刺激电路和植入医疗器械)使用DC-DC开关电源模式倍压产生刺激脉冲，这种方法功耗相对比较高，使用的电感器件(磁场影响比较大，不利于核磁兼容)和mos开关管元器件尺寸相对比较大，并且低于电池电压的刺激脉冲需要其他方法实现，因此这种刺激脉冲产生与控制电路有它的缺点。

国内一种心脏起搏器脉冲发放(专利CN201410690459一种应用与心脏起搏器的正起搏脉冲产生电路)采取的方式是电容累积充电放电，来实现起搏器脉冲的产生和发放。脉冲幅度小于电池电压(即一倍压)时，通过DAC对电容进行充电，充电完成后再对心脏进行放电以达到刺激心肌的目的；当起搏脉冲高于电池电压而低于二倍的电池电压时，由经DAC充电的电容串联上电源电压对心脏进行放电达到刺激心肌的目的；当起搏脉冲幅度高于二倍电池电压低于三倍压电池电压时，通过DAC进行充电的电容串联上经由电源电压充电的电容再串联上电源电压对心脏进行放电以达到刺激心肌的目的。

这种方法原理虽然简单但实现起来需要的控制开关比较多，如果是双腔起搏器，那硬件电路就会相当复杂；而且由于缺乏精准的检测电路，再者电路中各个环节的消耗，因此实际脉冲的幅度与设置的脉冲幅度的偏差也比较大；再就是，现有的起搏器脉冲产生电路属于开环电路，CPU按固定时间给电容充电，但目标电容上充电的结果并没有反馈给CPU，由于缺少充电自动检测控制电路而造成了一定电量损耗，降低了电源的利用率，虽然损耗很小，但这对于设计寿命十年以上的心脏起搏器这类植入器件来说长年累月下来也是不可忽视的，并且CPU不能实时掌控目标电容的充电情况，这对起搏器的安全设计带来了负面影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于植入式脉冲发生器的刺激产生与控制电路，其减少了对目标电容充电过程中CPU的主动控制，节省了目标电充持续充电时间，控制精确且降低了能量消耗。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于植入式脉冲发生器的刺激产生与控制电路，包括脉冲检测与控制电路、电荷泵升压电路和刺激脉冲产生电路，其中，

脉冲检测与控制电路包括充放电控制电路和脉冲幅度检测电路；

充放电控制电路用于接收CPU发送的刺激脉冲充电命令并发出电荷泵控制信号，还用于接收CPU发送的刺激脉冲发放命令并控制刺激脉冲产生电路发放刺激；

电荷泵升压电路用于接收充放电控制电路发出的电荷泵控制信号并产生充电电压；

刺激脉冲产生电路用于接收电荷泵升压电路产生的充电电压并对刺激脉冲产生电路的充电电容充电，还用于在充放电控制电路控制下发放刺激；

脉冲幅度检测电路用于监测充电电容的电压；