CN102397624A - 具有过流保护电路的植入式有源电子装置及电刺激系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有过流保护电路的植入式有源电子装置及植入式电刺激系统，包括电源、与所述电源相串联的主电路模块和过流保护电路模块，所述过流保护电路模块包括限流电阻及与所述限流电阻相并联的熔丝。本发明在有源电子装置的主电路模块与电源之间串联了由限流电阻及熔丝并联组成的过流保护电路模块，当系统正常工作时，电流经过流保护电路模块中的熔丝形成回路，由于熔丝阻值极低系统的功耗也极低；当系统出现故障如发生短路时，电流增大大于熔丝的熔断电流时，熔丝熔断，电流经由限流电阻形成回路，避免了系统内部出现过大电流导致电池发热危及植入病人的健康，同时保证了故障时系统仍具有一定的功能。
Description
技术领域
本发明涉及植入式医疗设备领域，尤其是具有过流保护电路的植入式有源电子装置及植入式电刺激系统。
背景技术
现有技术中，包括植入式有源电子装置的电刺激系统作为治疗或预防疾病的一种手段获得了越来越广泛的应用。植入式电刺激系统通常包括植入式心脏电刺激系统(俗称心脏起搏器)和植入式神经电刺激系统，主要包括植入体内的脉冲发生器、电极以及体外的控制装置。其中，脉冲发生器与电极相连接，从而将脉冲发生器所产生的脉冲传输到电极，脉冲发生器产生的脉冲信号由电极传输至心脏或特定神经部位进行电刺激，从而使人体机能恢复到正常运作的状态。
由于脉冲发生器是植入人体体内的有源电子装置，且脉冲发生器内部的电源通常为容量较大的锂电池，当脉冲发生器内部的控制电路发生故障(如短路故障)时仍应保证电流不能过大，否则将导致电池及脉冲发生器外壳发热威胁病人的安全。
目前市场上的植入式电刺激系统均无过流保护功能。为了解决上述问题，可以通过在电源与主电路板之间串联限流电阻的方法防止电流过大产生过热。然而采用这种方法使得脉冲发生器的内部控制电路的有效电压就下降了，增加了无谓的能耗而缩短了植入式脉冲发生器的使用寿命。另有一种过流保护解决方案，在电源与主电路板之间仅串联熔丝，当系统出现大电流时熔丝熔断使系统供电中断，虽能够有效防止植入医疗设备产生过热对病人造成危险，但由于系统供电的中断使其无法维持应有的功能，对于植入病人来说实用价值不大。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种具有过流保护电路的植入式有源电子装置，它能够保证在故障时不产生过大的电流且正常工作时能耗较小。
根据本发明所提供的一种技术方案，一种具有过流保护电路的植入式脉冲发生器，包括电源、与所述电源相串联的过流保护电路模块和主电路模块，所述过流保护电路模块包括限流电阻及与所述限流电阻相并联的熔丝。本说明书中所述的熔丝是指当熔断电流超过一定值时，能够自动断开电路的装置。
优选地，所述熔丝为一次性熔断保险丝或自恢复保险丝，在出现大电流时两种保险丝均能瞬间断开电路。如果只是瞬间大电流而故障自动排除后，自恢复保险丝还会在电流恢复时自动恢复极小的电阻，无需人工更换。
优选地，所述的熔丝的熔断电流范围是10～500毫安。
优选地，所述的限流电阻的阻值范围为5～50欧姆。
优选地，该有源电子装置为植入式脉冲发生器。
优选地，该有源电子装置为植入式传感器系统或植入式执行器系统。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种具有过流保护电路的植入式神经电刺激系统，包括如上权利要求所述的脉冲发生器。
优选地，该植入式神经电刺激系统为植入式脑深部电刺激系统、植入式脑皮层电刺激系统、植入式脊髓电刺激系统、植入式骶神经电刺激系统或植入式迷走神经电刺激系统中的一种。
本发明还提供了一种具有过电流保护电路的植入式心脏起搏系统，包括如上所述的植入式脉冲发生器。
本发明还提供了一种具有过电流保护电路的植入式心律转复除颤系统，包括如上所述的植入式脉冲发生器。
与现有技术相比本发明的优点是：由于在植入式有源电子装置的主电路模块与电源之间串联了由限流电阻及熔丝并联组成的过流保护电路模块，当系统正常工作时，电流经过流保护电路模块中的熔丝形成回路，由于熔丝阻值极低系统的功耗也很低；当系统出现故障如主电路模块发生短路(如漏电流过大、非主要部件击穿)时，电流增大大于熔丝的熔断电流时，熔丝熔断，电流经由限流电阻形成回路，避免了系统内部出现过大电流导致电池发热危及植入病人的健康，同时保证了有源电子装置仍然具有一定的功能，比如刺激功能。
附图说明
附图1为本发明的有源电子装置原理框图(第一种实施方式)；
附图2为本发明的有源电子装置系统模块图(第一种实施方式)；
附图3为本发明的有源电子装置原理框图(第二种实施方式)；
附图4为本发明的有源电子装置系统模块图(第二种实施方式)；
附图5为本发明的植入式电刺激系统模块图；
其中：1、脉冲发生器；11、电源；12、主电路模块；13、过流保护电路模块；131、限流电阻；132、熔丝；2、体外控制装置；3、电极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
参照图1和图2，一种具有过流保护电路的植入式有源电子装置，包括电源11(通常为锂电池)、与所述电源11相串联的主电路模块12和过流保护电路模块13，所述过流保护电路模块13包括限流电阻131及与所述限流电阻131相并联的熔丝132。
当系统正常工作时，电流经过流保护电路模块13中的熔丝132形成回路，由于熔丝132的内阻值极低接近0欧姆，因此系统的功耗也极低；当系统出现故障(如主电路模块12发生短路)时，电流将突然增大，大于熔丝的熔断电流时熔丝熔断，电流经由限流电阻131形成回路，避免了有源电子装置内部出现过大电流导致电池发热危及植入病人的健康，且保证了故障时仍能保留一定的功能，比如仍能产生刺激脉冲具有刺激功能或者通信功能。
熔丝132可为一次性熔断保险丝或自恢复保险丝，在出现大电流时两种保险丝均能瞬间断开电路，确保脉冲发生器故障时仍能实现一定的功能(如通信功能)。如果只是瞬间大电流，当故障自动排除后自恢复保险丝还会在电流恢复时自动恢复极小的电阻，无需人工更换。
所采用的熔丝的熔断电流范围是10～500毫安，本实施例中的熔断电流为100毫安，限流电阻的阻值范围为5～50欧姆，本实施例中限流电阻的阻值为15欧姆。当然根据不同系统的情况，熔丝可选的熔断电流也可为80、90、102、105、120安培等其他数值，限流电阻的阻值也可选10、13、16、18、20欧姆等其他数值。
参照图3和图4为具有过流保护电路的植入式有源电子装置的另一种实施方式，过流保护模块13的结构和工作原理与上述实施方式相同。与图1和图2不同的是，植入式有源电子装置的过流保护电路模块13是主电路模块12的一部分，过流保护电路模块13串联在电源11和主电路模块12的其余电路模块之间，起到保护主电路模块12的作用。
上述的有源电子装置可以为植入式脉冲发生器，产生刺激脉冲至神经靶点或心脏，如附图5所示。也可以做为植入式传感器系统中的传感器或植入式执行器系统中的执行器。
参照图5，一种植入式神经电刺激系统，以植入式脑深部电刺激系统为例，包括植入病人体内的脉冲发生器1、电极2，以及位于体外的用于调节脉冲发生器1的输出参数的体外控制装置3。脉冲发生器1与电极2电连接，从而将脉冲发生器1所产生的脉冲传输到电极2，以对神经靶点进行电刺激，达到治疗运动障碍、帕金森等疾病的效果。与现有技术不同的是，本实施例中的刺激系统的脉冲发生器具有上述的过流保护电路模块13，该过流保护电路模块13由限流电阻131及与所述限流电阻131相并联的熔丝132组成。
该植入式神经电刺激系统可为植入式脑深部电刺激系统、植入式脑皮层电刺激系统、植入式脊髓电刺激系统、植入式骶神经电刺激系统或植入式迷走神经电刺激系统中的一种。当然根据治疗疾病的不同，具有这种过流保护电路模块也可以应用到其他的植入式电刺激系统。
本发明还提供了一种包括这种具有过流保护电路的植入式脉冲发生器的植入式心脏起搏系统(pacemaker)及植入式心律转复除颤系统(ICD)，增加了植入式心脏起搏器及心律转复除颤器的可靠性，且在故障时仍能保持具有一定的功能。
以上对本发明的具体实施方式进行了描述。本文中对于本发明的描述是说明性的，因而本发明的范围不应限制于上述具体实施方式。本领域技术人员应清楚，在不脱离本发明的主旨或本质特征的情况下，对上述具体实施方式进行其他变形或改变，也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有过流保护电路的植入式有源电子装置，包括电源、与所述电源相串联的过流保护电路模块和主电路模块，其特征在于：所述过流保护电路模块包括限流电阻及与所述限流电阻相并联的熔丝。
2.根据权利要求1所述的具有过流保护电路的植入式有源电子装置，其特征在于：所述熔丝为一次性熔断保险丝或自恢复保险丝。
3.根据权利要求1所述的具有过流保护电路的植入式有源电子装置，其特征在于：所述的熔丝的熔断电流范围是10～500毫安。
4.根据权利要求3所述的具有过流保护电路的植入式有源电子装置，其特征在于：所述的限流电阻的阻值范围为5～50欧姆。
5.根据权利要求1至4中任一所述的具有过流保护电路的植入式有源电子装置，其特征在于：该有源电子装置为植入式脉冲发生器。
6.根据权利要求1至4中任一所述的具有过流保护电路的植入式有源电子装置，其特征在于：该有源电子装置为植入式传感器系统或植入式执行器系统。
7.一种植入式神经电刺激系统，其特征在于：包括如权利要求5所述的脉冲发生器。
8.根据权利要求7所述的植入式神经电刺激系统，其特征在于：该植入式电刺激系统为植入式脑深部电刺激系统、植入式脑皮层电刺激系统、植入式脊髓电刺激系统、植入式骶神经电刺激系统或植入式迷走神经电刺激系统中的一种。
9.一种植入式心脏起搏系统，其特征在于：包括权利要求5所述的植入式脉冲发生器。
10.一种植入式心律转复除颤系统，其特征在于：包括权利要求5所述的植入式脉冲发生器。
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