本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種起搏發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

除顫監(jiān)護(hù)儀具有無創(chuàng)起搏功能，在臨床緊急救治場合經(jīng)常需要使用除顫監(jiān)護(hù)儀對心率過緩的病人進(jìn)行體外無創(chuàng)起搏治療，體外無創(chuàng)起搏與體內(nèi)起搏不同，體外起搏通過使用的粘貼式電極片，內(nèi)部電路產(chǎn)生一定強(qiáng)度和寬度的電脈沖，通過電極釋放給心臟，刺激心肌，達(dá)到治療的效果。體外人體胸阻范圍較體內(nèi)阻抗要寬，變化范圍一般為20ω～200ω，考慮到電極片與人體的接觸阻抗，一般情況下能起搏的阻抗范圍為20ω～750ω；而臨床有效刺激脈沖電流變化范圍5ma～200ma。為保證能夠在最大阻抗范圍內(nèi)輸出最大的電流刺激心臟，起搏電路的最大功耗可達(dá)到30w；而在最小阻抗和最小電流下起搏，起搏電路的最小功耗為0.8w，兩者相差29.2w。體外起搏所控制的參數(shù)包括起搏頻率和起搏電流，起搏頻率的大致范圍為30bpm～180bpm，起搏電流范圍為5ma～200ma，由于起搏電路的輸出直接作用于人體，因此在起搏過程中需要對兩項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測和控制，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，立即關(guān)閉起搏輸出，最大限度的保證起搏對象的安全。

傳統(tǒng)的無創(chuàng)起搏采用處理器對起搏脈沖輸出進(jìn)行監(jiān)控，通過處理器的定時(shí)器對起搏頻率進(jìn)行記時(shí)以及對起搏電流進(jìn)行采樣，達(dá)到控制的目的，此時(shí)如果處理器出現(xiàn)故障或采樣電路出現(xiàn)故障，將無法準(zhǔn)確的對起搏輸出進(jìn)行控制，容易對起搏對象造成傷害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對處理器故障或采樣電路故障時(shí)，無法準(zhǔn)確控制起搏脈沖輸出，導(dǎo)致對起搏對象造成傷害的問題，提供一種通過兩個(gè)處理器監(jiān)控起搏脈沖輸出，有效保障起搏對象安全的起搏發(fā)生裝置。

一種起搏發(fā)生裝置，包括檢測起搏對象的阻抗值并輸出的阻抗檢測模塊，施加起搏脈沖至起搏對象的起搏脈沖發(fā)送模塊，接收初始起搏電流、根據(jù)初始起搏電流計(jì)算得到初始起搏電壓、將初始起搏電壓輸出至起搏脈沖發(fā)送模塊的第一處理器，根據(jù)阻抗值和初始起搏電流輸出調(diào)節(jié)信號的第二處理器，以及接收調(diào)節(jié)信號并根據(jù)調(diào)節(jié)信號調(diào)整起搏電壓、將調(diào)整后的起搏電壓輸出至起搏脈沖發(fā)送模塊的起搏升壓模塊；

阻抗檢測模塊與第二處理器連接，起搏脈沖發(fā)送模塊與第一處理器連接，第一處理器與第二處理器連接，第二處理器與起搏升壓模塊連接，起搏升壓模塊與起搏脈沖發(fā)送模塊連接。

上述起搏發(fā)生裝置，第一處理器根據(jù)初始起搏電流得到初始起搏電壓，將初始起搏電壓輸出至起搏脈沖發(fā)送模塊，起搏脈沖發(fā)送模塊施加起搏脈沖至起搏對象，第二處理器根據(jù)阻抗檢測模塊檢測到的起搏對象的阻抗值以及初始起搏電流生成調(diào)節(jié)信號至起搏升壓模塊，起搏升壓模塊根據(jù)該調(diào)節(jié)信號調(diào)整起搏電壓，將調(diào)整后的起搏電壓輸出至起搏脈沖發(fā)送模塊，這樣的起搏發(fā)生裝置通過兩個(gè)處理器監(jiān)控起搏脈沖輸出，能夠有效保證加載在起搏對象的電流以及電壓安全，從而保證起搏對象的安全。

附圖說明

圖1為一個(gè)實(shí)施例中起搏發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一個(gè)實(shí)施例中起搏發(fā)生裝置中阻抗檢測模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為一個(gè)實(shí)施例中起搏發(fā)生裝置中起搏脈沖發(fā)送模塊的電路圖；

圖4為一個(gè)實(shí)施例中起搏發(fā)生裝置中起搏升壓模塊的電路圖；

圖5為一個(gè)實(shí)施例中起搏發(fā)生裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為一個(gè)實(shí)施例中起搏發(fā)生裝置中過壓硬件比較電路的電路圖；

圖7為一個(gè)實(shí)施例中起搏發(fā)生裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，一種起搏發(fā)生裝置，包括檢測起搏對象的阻抗值并輸出的阻抗檢測模塊100，施加起搏脈沖至起搏對象的起搏脈沖發(fā)送模塊200，接收初始起搏電流、根據(jù)初始起搏電流計(jì)算得到初始起搏電壓、并將所述初始起搏電壓輸出至起搏脈沖發(fā)送模塊200的第一處理器300，根據(jù)阻抗值和初始起搏電流輸出調(diào)節(jié)信號的第二處理器400，以及接收調(diào)節(jié)信號并根據(jù)調(diào)節(jié)信號調(diào)整起搏電壓、并將調(diào)整后的起搏電壓輸出至起搏脈沖發(fā)送模塊200的起搏升壓模塊500；

阻抗檢測模塊100與第二處理器400連接，起搏脈沖發(fā)送模塊200與第一處理器300連接，第一處理器300與第二處理器400連接，第二處理器400與起搏升壓模塊500連接，起搏升壓模塊500與起搏脈沖發(fā)送模塊200連接。

其中，起搏對象是指起搏發(fā)生裝置的作用對象，起搏發(fā)生裝置的作用對象可以是嚴(yán)重心跳過慢、心臟收縮無力或者心跳驟停的患者。

阻抗檢測模塊100一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括依次連接的載波整形電路110、電容耦合電路120、差分放大電路130、帶通濾波電路140以及濾波整流電路150，第一處理器300發(fā)出占空比為50％的30khz頻率的方波，經(jīng)載波整形電路110整形為正弦波，通過電容耦合電路120加載到人體上，然后通過差分放大電路130對耦合的信號的差分放大、帶通濾波電路140的濾波以及濾波整流電路150的濾波整流后送入第一處理器300的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣處理。為保證阻抗測量的準(zhǔn)確性，需對阻抗檢測模塊100進(jìn)行校準(zhǔn)，采用兩點(diǎn)校準(zhǔn)法。

起搏脈沖發(fā)送模塊200如圖3所示，包括依次連接的起搏電壓采樣電路、起搏對象電壓采樣電路、恒流源電路以及起搏電流采樣電路。起搏發(fā)生裝置首先接收上位機(jī)指令進(jìn)入無創(chuàng)起搏模式，設(shè)定初始的起搏電流i，按照起搏對象最大阻抗750ω，設(shè)定初始的起搏電壓pace_pwr＝初始起搏電流*750。根據(jù)設(shè)定的初始起搏電流，第一處理器300控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac輸出恒定的恒流源驅(qū)動電壓vdac＝i*(r5+r6)，如果按照此時(shí)的驅(qū)動電壓對低阻抗起搏對象進(jìn)行起搏，mos管q3將承受很大的電壓v1，造成q3發(fā)熱嚴(yán)重，增加起搏發(fā)生裝置的發(fā)熱和功耗，在起搏過程中對起搏對象電壓v2進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，根據(jù)采樣的起搏對象電壓進(jìn)行起搏電壓的調(diào)整，起搏電壓pace_pwr＝v1+i*(r5+r6)+v2。根據(jù)元器件的特定參數(shù)，在電流范圍可確定的情況下，為保證電路的正常工作，電路中q3的壓降是可確定的，可設(shè)定mos管q3的壓降為一固定值v3。在確定q3的壓降后，對起搏電壓進(jìn)行調(diào)整，起搏電壓pace_pwr＝v2+i*(r5+r6)+v3或再乘以一個(gè)固定的系數(shù)，根據(jù)實(shí)時(shí)測得的起搏對象電壓v2，對起搏電壓進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使加載到q3上的電壓為一恒定的值，可減少q3的發(fā)熱量，降低功耗。

第一處理器300和第二處理器400可以是數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器是由大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路芯片組成的用來完成某種信號處理任務(wù)的處理器，它是為適應(yīng)高速實(shí)時(shí)信號處理任務(wù)的需要而逐漸發(fā)展起來的，隨著集成電路技術(shù)和數(shù)字信號處理算法的發(fā)展，數(shù)字信號處理器的實(shí)現(xiàn)方法也在不斷變化，處理功能不斷提高和擴(kuò)大。

起搏升壓模塊500如圖4所示，包括依次連接的數(shù)字電位器電路、電壓調(diào)節(jié)反饋電路以及反激式變壓器。通過改變數(shù)字電位器的電阻來調(diào)節(jié)反饋電流，從而改變第二處理器400中pwm(pulsewidthmodulation，脈沖寬度調(diào)制)的反饋電壓，進(jìn)而改變pwm的輸出占空比，最后通過pwm控制來驅(qū)動反激式變壓器完成起搏電壓的調(diào)節(jié)；第一處理器300通過iic(inter-integratedcircuit，集成電路總線)接口給數(shù)字電位器u4的寄存器發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)來改變數(shù)字電位器的電阻值。u3是一個(gè)三端穩(wěn)壓二極管，參考端節(jié)點(diǎn)電壓即u3的4腳穩(wěn)定在2.5v。起搏電壓為穩(wěn)壓二極管提供偏置電流，vfb是pwm控制的反饋端，起搏電壓pace_pwr同時(shí)也是反激式變壓器的輸出端，起搏電壓調(diào)節(jié)電路通過光耦與pwm控制的反饋端隔離。首先，根據(jù)設(shè)定計(jì)算得到初始起搏電壓，第一處理器根據(jù)初始起搏電壓值，通過往數(shù)字電位器的寄存器里寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)來改變數(shù)字電位器的電阻值，進(jìn)而改變參考端電壓兩端的電阻，參考端電壓兩端的電阻為rx，數(shù)字電位器與r3電阻構(gòu)成了可調(diào)的電流源。數(shù)字電位器電阻的變化會引起反饋支路電流的變化，進(jìn)而引起pwm控制反饋端vfb的變化，從而改變pwm的占空比，最終實(shí)現(xiàn)起搏電壓的調(diào)節(jié)，起搏電壓pace_pwr＝2.5(rx+r3)/rx。

上述起搏發(fā)生裝置，第一處理器300根據(jù)初始起搏電流得到初始起搏電壓，將初始起搏電壓輸出至起搏脈沖發(fā)送模塊200，起搏脈沖發(fā)送模塊200輸出起搏脈沖至起搏對象，第二處理器400根據(jù)阻抗檢測模塊100檢測到的起搏對象的阻抗值以及初始起搏電流生成調(diào)節(jié)信號至起搏升壓模塊500，起搏升壓模塊500根據(jù)該調(diào)節(jié)信號調(diào)整起搏電壓，將調(diào)整后的起搏電壓輸出至起搏脈沖發(fā)送模塊200，這樣的起搏發(fā)生裝置通過兩個(gè)處理器監(jiān)控起搏脈沖輸出，能夠有效保證加載在起搏對象的電流以及電壓安全，從而保證起搏對象的安全。

在一個(gè)實(shí)施例中，起搏發(fā)生裝置采用第一處理器300和第二處理器400分別進(jìn)行計(jì)時(shí)，具體結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示，上位機(jī)通過串口發(fā)送起搏頻率給第二處理器400，第二處理器400通過串口將起搏頻率轉(zhuǎn)發(fā)給第一處理器300，此時(shí)啟動起搏，第一處理器300通過內(nèi)部定時(shí)器按照設(shè)定的起搏頻率通過起搏脈沖發(fā)送模塊200發(fā)送起搏脈沖至起搏對象，第一處理器300在起搏脈沖發(fā)送的同時(shí)，通過io(input/ouput，輸入輸出)口輸出pace信號標(biāo)志，該pace信號標(biāo)志通過磁耦隔離電路600后送給第二處理器400，第二處理器400捕獲該pace信號標(biāo)志進(jìn)行pace頻率的計(jì)算，并將計(jì)算得到的頻率與設(shè)定頻率進(jìn)行比較，如果頻率一致則表示起搏發(fā)生裝置為正常狀態(tài)，可執(zhí)行下一步動作；如果頻率不一致則第二處理器控制關(guān)閉起搏脈沖模塊的輸出以停止起搏，并發(fā)送故障代碼。

在一個(gè)實(shí)施例中，上位機(jī)發(fā)送設(shè)定的初始起搏電流給第二處理器，第二處理器通過串口轉(zhuǎn)發(fā)給第一處理器，第一處理器計(jì)算得到初始起搏電壓，同時(shí)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc對起搏電壓進(jìn)行采樣，判斷起搏電壓是否為設(shè)定值，如果不為設(shè)定值，則第一處理器控制起搏脈沖發(fā)送模塊關(guān)閉起搏脈沖或者通過串口發(fā)送起搏異常信號給第二處理器，第二處理器關(guān)閉起搏電壓的輸出。同時(shí)通過將起搏電壓pace_pwr通過r7和r8分壓后與固定的參考電壓vref形成過壓硬件比較電路，過壓硬件比較電路如圖6所示，當(dāng)過壓硬件比較電路檢測到發(fā)生過壓時(shí)發(fā)出過壓信號，可以將該過壓信號發(fā)送至第一處理器，第一處理器接收該過壓信號，控制起搏脈沖發(fā)送模塊關(guān)閉起搏脈沖的輸出，以停止起搏；也可以通過隔離光耦將過壓信號反饋給第二處理器以及起搏發(fā)生裝置的電源管理芯片，第二處理器控制起搏升壓模塊關(guān)閉起搏電壓的輸出，電源管理芯片關(guān)閉起搏發(fā)生裝置的電源，以關(guān)閉起搏輸出。

在一個(gè)實(shí)施例中，上位機(jī)發(fā)送初始起搏電流給第二處理器，第二處理器通過串口轉(zhuǎn)發(fā)給第一處理器，開始起搏，第二處理器通過模擬光耦的反饋采樣起搏電流信號，第一處理器直接對起搏電流信號進(jìn)行采樣。第一處理器和第二處理器分別用不同的電阻進(jìn)行采樣，將第一處理器和第二處理器采樣的起搏電流進(jìn)行對比，如果兩者一致則正常，如果兩者不一致則停止起搏并發(fā)送故障代碼。具體的，起搏發(fā)生裝置包括第一電流采樣電路和第二電流采樣電路，第一電流采樣電路與第一處理器連接，第二電流采樣電路與第二處理器連接，可以由第一處理器接收第二處理器發(fā)來的第二電流采樣電路采樣的起搏電流，比較第一電流采樣電路的起搏電流與第二電流采樣電路的起搏電流，并輸出比較結(jié)果，當(dāng)兩者一致時(shí)，不動作；當(dāng)兩者不一致時(shí)，第一處理器控制起搏脈沖發(fā)送模塊關(guān)閉起搏脈沖輸出，以停止起搏；也可以由第二處理器接收第一處理器發(fā)來的第一電流采樣電路采樣的起搏電流，比較第一電流采樣電路的起搏電流與第二電流采樣電路的起搏電流，并輸出比較結(jié)果，當(dāng)兩者一致時(shí)，不動作；當(dāng)兩者不一致時(shí)，第二處理器控制起搏升壓模塊停止起搏電壓輸出，以停止起搏。另外，在硬件上設(shè)置硬件比較器形成過流保護(hù)電路，對起搏電流進(jìn)行判斷，如果過流，則通過硬件比較器的翻轉(zhuǎn)信號關(guān)閉起搏脈沖發(fā)送模塊的輸出，停止起搏輸出。

在一個(gè)實(shí)施例中，起搏發(fā)生裝置還包括隔離電路，阻抗檢測模塊通過隔離電路與第二處理器連接。由于在起搏過程中涉及高電壓和電流脈沖的影響，為降低干擾，保證阻抗檢測模塊的準(zhǔn)確性，隔離電路用隔離型變壓器進(jìn)行供電。如圖7所示，隔離變壓器經(jīng)過ldo(lowdropoutregulator，低壓差線性穩(wěn)壓器)轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生5v和3.3v電壓供阻抗檢測模塊使用，阻抗檢測模塊一端與起搏電極連接，阻抗檢測模塊另一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，第二處理器經(jīng)隔離電路通過串行外設(shè)接口對模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣與控制，采樣得到起搏對象的阻抗信號；并將起搏對象的阻抗信號通過串口發(fā)送給第一處理器，第一處理器對阻抗信號進(jìn)行如下判斷：將采樣得到的阻抗值與設(shè)定的預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行對比，當(dāng)高于預(yù)設(shè)的最高閾值時(shí)則認(rèn)為電極片脫落，停止起搏脈沖的發(fā)送，當(dāng)?shù)陀陬A(yù)設(shè)最低閾值時(shí)認(rèn)為電極片短路，停止起搏脈沖的發(fā)送，如果在最高閾值與最低閾值之間，則認(rèn)為正常，發(fā)送起搏脈沖。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。