CN112473005A - 植入式神经刺激器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种植入式神经刺激器，包括：可充电电池，用于提供电能；刺激输出模块，用于输出刺激信号；辅助功能模块，用于提供与疗法相关的辅助功能；采集模块，用于采集可充电电池的电量数据；处理器，用于根据所述电量数据控制所述刺激输出模块和所述辅助功能模块的工作状态，以调整刺激器的能量消耗。

Description

植入式神经刺激器

技术领域

本发明涉及植入式医疗装置领域，具体涉及一种植入式神经刺激器。

背景技术

人体植入式医疗装置(Implantable Medical Device,IMD)是一种安装于用户身体内部的医疗器械，这种设备内部具有可充电电池，依靠设定的程序和运行参数来实现相应的疗法。

当前的植入式医疗装置尤其是刺激器，正在往小型化、多功能等方向发展，小型化导致电池的体积和容量越来越小，而多功能导致产品本身的功能和性能需求并未减少，这些都影响刺激器的待机时间以及使用体验，且无法满足医疗器械法规和生产库存时间要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种植入式神经刺激器，包括：

可充电电池，用于提供电能；

刺激输出模块，用于输出刺激信号；

辅助功能模块，用于提供与疗法相关的辅助功能；

采集模块，用于采集可充电电池的电量数据；

处理器，用于根据所述电量数据控制所述刺激输出模块和所述辅助功能模块的工作状态，以调整刺激器的能量消耗。

可选地，所述辅助功能模块包括无线通信模块、姿态检测模块、生理信号采集模块中的至少一个模块；所述处理器根据所述电量数据所处的设定区间确定刺激器的工作档位，在不同的档位中开启或关闭所述刺激输出模块和所述辅助功能模块。

可选地，当所述电量数据处于第一区间时，所述处理器开启所述刺激输出模块和全部所述辅助功能模块。

可选地，当所述电量数据处于第二区间时，所述处理器开启所述刺激输出模块、关闭部分所述辅助功能模块，所述第二区间低于所述第一区间。

可选地，关闭的所述辅助功能模块为生理信号采集模块。

可选地，当所述电量数据处于第三区间时，所述处理器关闭所述刺激输出模块和部分所述辅助功能模块，仅保留开启所述无线通信模块，所述第三区间低于所述第二区间。

可选地，当所述电量数据处于第四区间时，所述处理器关闭所述刺激输出模块和全部所述辅助功能模块，所述第四区间低于所述第三区间。

可选地，所述处理器还用于接收和执行强制切换指令，所述强制切换指令用于切换至能量消耗更少的工作档位。

可选地，所述处理器还用于接收外部唤醒指令，所述外部唤醒指令用于切换至能量消耗更多的工作档位；所述处理器根据所述电量数据判断是否执行所述外部唤醒指令。

可选地，所述处理器通过以下任一方式接收所述外部唤醒指令：通过检测所述可充电电池充电状态接收所述外部唤醒指令、通过无线通信模块接收所述外部唤醒指令、通过电磁开关接收所述外部唤醒指令；

所述处理器通过以下任一方式接收所述强制切换指令：通过无线通信模块接收所述强制切换指令、通过电磁开关接收所述强制切换指令。

根据发明提供的植入式神经刺激器，通过采集模块采集可充电电池的电量信息，使处理器确定剩余电量，进而依据电量自动地调整刺激器的刺激输出模块和辅助功能模块的工作状态，实现动态调整负荷，尽可能延长小型化、多功能的刺激器的工作时间，改善用户使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种植入式神经刺激器；

图2为本发明提供的一种优选的植入式神经刺激器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供一种植入式神经刺激器，本申请所述刺激器具体可以是DBS(deep brain stimulation，脑深部刺激)刺激器、VNS(vagus nerve stimulation，迷走神经刺激)刺激器、SCS(Spinal cord stimulation,脊髓电刺激)刺激器和SNM(SacralNeuromodulation，骶神经刺激)刺激器等。如图1所示，该刺激器包括可充电电池1、刺激输出模块2、辅助功能模块3、采集模块4和处理器5。

可充电电池1用于提供电能，刺激器中还设有充电线圈和充电电路等，用户可使用体外控制设备采用无线充电方式为可充电电池1充电。

刺激输出模块2用于输出刺激信号。该模块具体包括脉冲控制电路和若干输出电极，基于预设频率、幅度和脉冲宽度等参数输出刺激信号以实现相应的疗法。

辅助功能模块3用于提供与疗法相关的辅助功能。辅助功能模块3可以是硬件模块和/或软件模块。可选的辅助功能模块有多种，例如无线通信模块、姿态检测模块、生理信号采集模块等等。无线通信模块具体可以是基于脉冲信号的短距离通信模块、基于蓝牙或WiFi的中距离通信模块、基于4G、5G移动网络的远距离通信模块，该模块用于向体外控制装置发送如刺激器参数、人体生理参数等数据，也用于接收体外控制设备对刺激器的设置指令等等。姿态检测模块用于检测刺激器相对于地面或人体的姿态，用于避免刺激器的植入位置错误和检测患者姿态是否发生变化等。生理信号采集模块用于采集人体的心率、血氧饱和度、体温、呼吸、血压等信息，了解患者的身体状态。

姿态检测模块、生理信号采集模块所采集的信息可以存储在刺激器中，也可以实时地或者响应外部指令将采集的信息发送至体外控制设备。刺激器可以只具有一种辅助功能模块3，比如无线通信模块。一些产品中也可以包括更多的辅助功能模块，不限于上述三种模块。

采集模块4用于采集可充电电池1的电量数据。

处理器5用于根据电量数据控制刺激输出模块和辅助功能模块的工作状态，以调整刺激器的能量消耗。具体地，在剩余电量较高时，处理器5可保持刺激输出模块2和所有的辅助功能模块3的功能；随着剩余电量降低，处理器可以自动关闭部分或全部辅助功能模块3，也可以适时关闭刺激输出模块2；当用户对刺激器进行充电后，随着剩余电量提高，处理器5再次开启这些模块。处理器5自动地根据剩余电量调整刺激器的整体负荷，在尽可能保障刺激器执行治疗操作的情况下，延长工作时间。

根据发明实施例提供的植入式神经刺激器，通过采集模块采集可充电电池的电量信息，使处理器确定剩余电量，进而依据电量自动地调整刺激器的刺激输出模块和辅助功能模块的工作状态，实现动态调整负荷，尽可能延长小型化、多功能的刺激器的工作时间，改善用户使用体验。

下面结合图2介绍一种优选方案，图2所示的植入式神经刺激器包括多种辅助功能模块3，即无线通信模块31、姿态检测模块32、生理信号采集模块33。在本实施例中，预先设定四个电量区间，对应于四个工作档位，在不同的工作档位上所开启的模块不同，具体如下表所示：

档位	电量区间	刺激输出	无线通信	姿态检测	生理信号采集
						4	100％～50％	√	√	√	√
3	50％～20％	√	√	√	×
						2	20％～2％	×	√	×	×
1	2％～0	×	×	×	×

当电量数据处于第一区间时，在本实施例中为100％～50％，处理器5开启刺激输出模块2和全部辅助功能模块，刺激器处于档位4的满负荷状态，提供所有功能。

当电量数据处于第二区间时，在本实施例中为50％～20％，处理器5开启刺激输出模块2，关闭部分辅助功能模块。在本实施例中关闭的是生理信号采集模块，刺激器处于档位3的半负荷状态，停止采集人体的生理信号，以降低负荷。在可选的实施例中，刺激器处于档位3时也可以关闭其它的或者更多的辅助功能模块，比如姿态检测模块。

当电量数据处于第三区间时，在本实施例中为20％～2％，处理器5关闭刺激输出模块和部分辅助功能模块。在本实施例中仅保留无线通信模块，刺激器处于档位2的无线通信状态，停止输出刺激信号并停止提供多种辅助功能，仅保留无线通信模块来接收体外设备发出的指令，进一步降低负荷。

当电量数据处于第四区间时，在本实施例中为2％～0，处理器关闭刺激输出模块和全部辅助功能模块，刺激器处于档位1的深度睡眠状态，此时刺激器只能被充电而不再提供任何功能，只有处理器5处于工作状态。

实际应用时，随着刺激器的工作电量减小、用户进行无线充电使电量增大，处理器5自动切换上述四个档位，动态调整刺激器负荷。根据上述优选方案，处理器根据预先设定的四个工作档位调整刺激器的工作状态，在电量较高时，保持输出刺激信号，维持治疗效果；在电量降低时，优先关闭对患者治疗影响较小的辅助功能模块，在电量过低时关闭刺激输出模块，进一步延长刺激器的工作时间。

在此基础上，为了让用户能够主动地调整刺激器的负荷情况，在本实施例中处理器5还可以接收强制切换指令和外部唤醒指令。刺激器中设有无线通信模块，以及电磁开关和充电线圈，这些部件均可以用于接收指令。

具体地，强制切换指令用于切换至能量消耗更少的工作档位。以上表为例，假设当前刺激器处于档位4，用户可以使用体外控制设备发出强制切换指令，并且可以设置预期要切换到工作档位3、2或1，处理器5通过无线通信模块接收到指令后直接执行档位切换；用户还可以用体外控制设备控制刺激器的电磁开关的动作组合，处理器5依据电磁开关的不同动作组合来切换工作档位。具体地，电磁开关闭合一次会产生一个跳变沿，可以设定两次跳变沿间隔小于预设时长(比如5s)记为一次有效动作，将一次或连续的多次有效动作表示强制切换指令，比如连续3次有效动作表示切换到工作档位3，连续2次有效输入表示切换到工作档位2等等。通过上述两种方式可以实现用户主动降低刺激器负荷的操作。

外部唤醒指令用于切换至能量消耗更多的工作档位。比如用户先通过强制切换指令将刺激器从档位3切换至档位2，然后可使用体外控制设备发出外部唤醒指令，要求刺激器提升工作档位；用户还可以用体外控制设备控制刺激器的电磁开关的动作组合来表达提升档位的需求，与上述强制切换指令类似地，将一次或连续的多次有效动作表示外部唤醒指令；用户还可以用体外控制设备对刺激器进行无线充电，根据无线充电状态接收外部唤醒指令，具体可通过检测充电芯片的状态指示标志来确定是否接收到外部唤醒指令。

对于外部唤醒指令，处理器5需要根据电量数据判断是否执行提升档位的动作。比如当前的工作档位为2，剩余电量为50％～20％，如果体外控制设备发出的外部唤醒指令指示提升到档位4，则处理器5判定当前剩余电量不足以提供档位4的功能，而不执行此指令，或者只是提升到档位3；如果外部唤醒指令指示提升到档位3，则处理器5判定当前剩余电量可以提供档位3的功能，则执行此指令。即处理器5根据刺激器当前可以达到的最高工作档位来确定对外部唤醒指令的执行情况。

根据上述优选方案，用户可以根据实际使用环境，比如在不方便充电时通过强制切换指令手动降低工作档位，主动延长刺激器的工作时间；并且可以根据实际需要通过外部唤醒指令手动提升工作档位复原刺激器的工作状态。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种植入式神经刺激器，其特征在于，包括：

可充电电池，用于提供电能；

刺激输出模块，用于输出刺激信号；

辅助功能模块，用于提供与疗法相关的辅助功能；

采集模块，用于采集可充电电池的电量数据；

处理器，用于根据所述电量数据控制所述刺激输出模块和所述辅助功能模块的工作状态，以调整刺激器的能量消耗。

2.根据权利要求1所述的刺激器，其特征在于，所述辅助功能模块包括无线通信模块、姿态检测模块、生理信号采集模块中的至少一个模块；所述处理器根据所述电量数据所处的设定区间确定刺激器的工作档位，在不同的档位中开启或关闭所述刺激输出模块和所述辅助功能模块。

3.根据权利要求2所述的刺激器，其特征在于，当所述电量数据处于第一区间时，所述处理器开启所述刺激输出模块和全部所述辅助功能模块。

4.根据权利要求3所述的刺激器，其特征在于，当所述电量数据处于第二区间时，所述处理器开启所述刺激输出模块、关闭部分所述辅助功能模块，所述第二区间低于所述第一区间。

5.根据权利要求4所述的刺激器，其特征在于，关闭的所述辅助功能模块为生理信号采集模块。

6.根据权利要求4所述的刺激器，其特征在于，当所述电量数据处于第三区间时，所述处理器关闭所述刺激输出模块和部分所述辅助功能模块，仅保留开启所述无线通信模块，所述第三区间低于所述第二区间。

7.根据权利要求6所述的刺激器，其特征在于，当所述电量数据处于第四区间时，所述处理器关闭所述刺激输出模块和全部所述辅助功能模块，所述第四区间低于所述第三区间。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的刺激器，其特征在于，所述处理器还用于接收和执行强制切换指令，所述强制切换指令用于切换至能量消耗更少的工作档位。

9.根据权利要求8所述的刺激器，其特征在于，所述处理器还用于接收外部唤醒指令，所述外部唤醒指令用于切换至能量消耗更多的工作档位；所述处理器根据所述电量数据判断是否执行所述外部唤醒指令。

10.根据权利要求9所述的刺激器，其特征在于，所述处理器通过以下任一方式接收所述外部唤醒指令：通过检测所述可充电电池充电状态接收所述外部唤醒指令、通过无线通信模块接收所述外部唤醒指令、通过电磁开关接收所述外部唤醒指令；

所述处理器通过以下任一方式接收所述强制切换指令：通过无线通信模块接收所述强制切换指令、通过电磁开关接收所述强制切换指令。

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