一种应用于心脏起搏器的心脏阻值测量电路及其测量方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于心脏起搏器的心脏阻值测量电路及其测量方法，该电路包括心脏电压采样电路、电平移动电路和A/D转换电路；所述心脏电压采样电路的输入端一端连接心房/心室的起搏器阳极和恒流源，另一端连接心房/心室的起搏器阴极，心脏电压采样电路的输入端之间连接有心脏负载电阻；心脏电压采样电路的输出端连接至电平移动电路的输入端，所述电平移动电路的输出端连接至A/D转换电路的输入端。本发明专利技术能够准确检测实时心脏阻值，提供包括植入电极的实时物理状态和相应的心脏生理参数，并且其结构简单，功耗消耗低，且经过正反两次测量达到电中性避免了净电荷积累。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗器械
，涉及心脏阻值测量技术，尤其是一种应用于心脏起搏器的心脏阻值测量电路及其测量方法。
技术介绍
植入心脏起搏器已经成为治疗严重心律失常的常规治疗手段，其临床应用日益广泛，并取得了显著疗效。在挽救了成千上万患者生命的同时，由于安置起搏器后易引起各种意外和并发症，尤其是起搏器故障(一般指起搏系统的机械故障，包括起搏器和电极导线故障)，给患者造成长久的身体和心理的伤害。在引起起搏器故障的原因中除去医源性和患者自身心肌病变等因素，由于起搏电极引起的故障占了相当的比例，一般包括起搏电极脱位和电极导线折断或绝缘层破裂。这些由电极导线产生的故障可能会导致起搏器感知不良、无起搏脉冲输出、不能夺获等系统功能失效。为了能够尽早发现以至避免这些故障，多数患者在没有主诉症状或仅有轻微症状时，通过心电图检查发现异常已成为如今常规的检测方法。然而该方法首先必须具备分析心电信号的专业知识以判断起搏电极是否发生故障，同时需要了解起搏器的各项参数、功能，并收集可供分析的异常数据才能够找出异常原因并制定解决方案，操作复杂，费时费力。一种应用于心脏起搏器，通过测量起搏阴阳电极间心脏阻值来判断电极物理状态的心脏阻值测量电路在本专利技术中被提出，该电路能够准确检测实时心脏阻值，通过心脏阻值可初步判断起搏电极是否发生脱
位、电极导线折断等故障：如阻值很低则考虑绝缘层破损；如阻值很高，则考虑起搏电极脱落或电极导线折断。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种应用于心脏起搏器的心脏阻值测量电路及其测量方法，其能够准确检测实时心脏阻值，提供包括植入电极的实时物理状态和相应的心脏生理参数，并且其结构简单，功耗消耗低，且经过正反两次测量达到电中性避免了净电荷积累。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：这种应用于心脏起搏器的心脏阻值测量电路，包括心脏电压采样电路、电平移动电路和A/D转换电路；所述心脏电压采样电路的输入端一端连接心房/心室的起搏器阳极和恒流源，另一端连接心房/心室的起搏器阴极，心脏电压采样电路的输入端之间连接有心脏负载电阻；心脏电压采样电路的输出端连接至电平移动电路的输入端，所述电平移动电路的输出端连接至A/D转换电路的输入端。进一步，在所述心脏电压采样电路中：包括漏端共接在恒流源一端的第零MOS管、第一MOS管、第八MOS管；其中第一MOS管、第零MOS管、第八MOS管的栅端分别接其对应的控制译码电路的输出，源端分别接起搏器心房电极的阳极、地、起搏器心房电极的阴极；第二MOS管的漏端与第一MOS管源端相连接，栅端与第八MOS管栅端相连接，源端与地相连接；第九MOS管漏端与第八MOS管源端相连接，栅端与第一MOS管栅端相连接，源端与地相连接；第三MOS管的漏端
与第一MOS管源端和第二MOS管漏端相连接，栅端与第一MOS管栅端相连接，源端与第一电容上极板相连接；第四MOS管的源漏端与第一电容上极板共接，栅端与第一MOS管栅端经反向器输出端相连接，其中第一电容下极板接地；第十MOS管的漏端与第八MOS管源端和第九MOS管漏端相连接，栅端与第八MOS管栅端相连接，源端与第二电容上极板相连接；第十一MOS管的源漏端与第二电容上极板共接，栅端与第八MOS管栅端经反向器输出端相连接，其中第二电容下极板接地。进一步，在所述电平移动电路中：第五MOS管的栅端与第一电容上极板相连接，漏端接地，源端与第六MOS管漏端共接作为电平移动后心脏阻值测量电路模拟信号的输出端；第六MOS管的栅端与对应的控制译码电路相连接，源端与第七MOS管漏端相连接；第七MOS管的栅端与对应电平相连接，源端与第一单位增益缓冲器输出端相连接；所述第一单位增益缓冲器与第六MOS管共接相同的控制译码信号，第一单位增益缓冲器的输入与对应的电平相连接；第十二MOS管的栅端与第二电容上极板相连接，漏端接地，源端与第十三MOS管漏端共接作为电平移动后心脏阻值测量电路模拟信号的输出端；第十三MOS管的栅端与对应的控制译码电路相连接，源端与第十四MOS管漏端相连接；第十四MOS管的栅端与对应电平相连接，源端与第二单位增益缓冲器输出端相连接；所述第二单位增益缓冲器与第十三MOS管共接相同的控制译码信号，输入与对应的电平相连接。本专利技术还提出一种基于上述心脏阻值测量电路的测量方法，具体包
括以下步骤：(1)当发放心脏阻值测试命令后，外部数字译码电路产生相应的时序控制逻辑EN1、EN2、P1、P2、P3；其中EN1信号为心脏阻值测量电路正向通路中的单位增益缓冲器和电平移动电路的使能信号；EN2信号为心脏阻值测量电路逆向通路中的单位增益缓冲器和电平移动电路的使能信号；P1信号为心脏阻值测量电路正向通路中的心脏阻值电压采样电路的时序控制信号，该信号持续30us；P2信号为心脏阻值测量电路中心脏阻值电压采样电路正逆向采样期间电流源对地泄放的时序控制信号，该信号持续15us；P3信号为心脏阻值测量电路逆向通路中的心脏阻值电压采样电路的时序控制信号，该信号持续30us。当EN1由高电平被置位为低电平时，单位增益缓冲器A1和第六MOS管被使能，第五MOS管构成的源随器开启，其间经过源随器被抬升的输出电平会作为后级A/D转换的输入电压被转换成相应的数字码；同时开启第一MOS管、第九MOS管、第三MOS管，恒定电流从起搏器阳极经心脏流至心脏起搏器阴极，在电极间产生一个反映心脏阻值的电压，采样的心脏阻值电压会被存储在电容上，其中第四MOS管为第三MOS管的dummy管以消除电荷注入和时钟馈通效应；第五MOS管采用和第七MOS管相同的宽长比以获得相同的栅源电压，所产生的经源随器电平移动后的心脏的阻值电压VRES1由下式表示：VRES1＝V1+VREFP-VREFN其中，V1为采样电压，VREFN为第七MOS管的栅端电压，VREFP为其源端电压由单位增益缓冲器的输出电压产生，偏置电压均由片上电压基准产生；通过A/D转换器生成可供分析的心脏阻值数字码；(2)30us结束后，P1信号由高电平拉低，恒定电流注入过程结束，所采样的心脏阻值电压经源随器输出后在EN1信号拉低的6ms期间进行A/D转换；P2信号在P1信号下降的同时由低电平拉高，第零MOS管开启，电流源对地泄放以保护心脏；P3信号在P2信号下降的同时由低电平拉高，此时第八MOS管、第二MOS管、第十MOS管开启，100uA恒定电流从起搏器阴极经心脏流至心脏起搏器阳极，逆向电流注入时间为30us，此后P3信号由高电平拉低，逆向电流注入过程结束，所采样的心脏阻值电压经源随器输出后在EN2信号拉低的6ms期间进行A/D转换。进一步，上述步骤(1)中，使能信号持续6ms。进一步，上述步骤(1)中，步骤(1)中，所述恒定电流为100uA，注入时间为30us。进一步，上述步骤(2)中，保护心脏的时间为15us。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术提出了一种应用于心脏起搏器的心脏阻值测量电路及其测量方法，该电路结构简单，功耗低，实现了心脏阻值测量功能的集成化，所检测的心脏阻值参数可以用于判断植入电极是否从心脏脱位、电极导线是否折断、绝缘层是否破损等故障；并提供相应的心脏生理参数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于心脏起搏器的心脏阻值测量电路，其特征在于，包括心脏电压采样电路、电平移动电路和A/D转换电路；所述心脏电压采样电路的输入端一端连接心房/心室的起搏器阳极和恒流源，另一端连接心房/心室的起搏器阴极，心脏电压采样电路的输入端之间连接有心脏负载电阻；心脏电压采样电路的输出端连接至电平移动电路的输入端，所述电平移动电路的输出端连接至A/D转换电路的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种应用于心脏起搏器的心脏阻值测量电路，其特征在于，包括心脏电压采样电路、电平移动电路和A/D转换电路；所述心脏电压采样电路的输入端一端连接心房/心室的起搏器阳极和恒流源，另一端连接心房/心室的起搏器阴极，心脏电压采样电路的输入端之间连接有心脏负载电阻；心脏电压采样电路的输出端连接至电平移动电路的输入端，所述电平移动电路的输出端连接至A/D转换电路的输入端。2.根据权利要求1所述的应用于心脏起搏器的心脏阻值测量电路，其特征在于，在所述心脏电压采样电路中：包括漏端共接在恒流源一端的第零MOS管、第一MOS管、第八MOS管；其中第一MOS管、第零MOS管、第八MOS管的栅端分别接其对应的控制译码电路的输出，源端分别接起搏器心房电极的阳极、地、起搏器心房电极的阴极；第二MOS管的漏端与第一MOS管源端相连接，栅端与第八MOS管栅端相连接，源端与地相连接；第九MOS管漏端与第八MOS管源端相连接，栅端与第一MOS管栅端相连接，源端与地相连接；第三MOS管的漏端与第一MOS管源端和第二MOS管漏端相连接，栅端与第一MOS管栅端相连接，源端与第一电容上极板相连接；第四MOS管的源漏端与第一电容上极板共接，栅端与第一MOS管栅端经反向器输出端相连接，其中第一电容下极板接地；第十MOS管的漏端与第八MOS管源端和第九MOS管漏端相连接，栅端与第八MOS管栅端相连接，源端与第二电容上极板相连接；第十一MOS管的源漏端与第二电容上极板共接，栅端与第八MOS管栅端经反向器输出端相连接，其中第二电容下极板接地。3.根据权利要求1所述的应用于心脏起搏器的心脏阻值测量电路，其特征在于，在所述电平移动电路中：第五MOS管的栅端与第一电容上极
\t板相连接，漏端接地，源端与第六MOS管漏端共接作为电平移动后心脏阻值测量电路模拟信号的输出端；第六MOS管的栅端与对应的控制译码电路相连接，源端与第七MOS管漏端相连接；第七MOS管的栅端与对应电平相连接，源端与第一单位增益缓冲器输出端相连接；所述第一单位增益缓冲器与第六MOS管共接相同的控制译码信号，第一单位增益缓冲器的输入与对应的电平相连接；第十二MOS管的栅端与第二电容上极板相连接，漏端接地，源端与第十三MOS管漏端共接作为电平移动后心脏阻值测量电路模拟信号的输出端；第十三MOS管的栅端与对应的控制译码电路相连接，源端与第十四MOS管漏端相连接；第十四MOS管的栅端与对应电平相连接，源端与第二单位增益缓冲器输出端相连接；所述第二单位增益缓冲器与第十三MOS管共接相同的控制译码信号，输入与对应的电平相连接。4.一种基于权利要求1所述心脏阻值测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞智，李嘉，许江涛，张鸿，张杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61