一种闭环充电的植入式远程监测定位系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201611265772.3 (22)申请日 2016.12.30 (71)申请人 北京品驰医疗设备有限公司 地址 102200 北京市昌平区科技园区双营 西路79号中科云谷园19号楼 (72)发明人 不公告发明人 (51)Int.Cl. A61B 5/11(2006.01) A61B 5/0402(2006.01) A61B 5/0452(2006.01) A61B 5/1455(2006.01) A61N 1/378(2006.01) (54)发明名称 一种闭环充电的植入式远。

2、程监测定位系统 (57)摘要 本发明公开了一种多电池的植入式远程监 测定位系统， 包括可植入医疗设备， 可穿戴设备 与远程服务器； 所述可植入医疗设备包括传感 器， 充电线圈， 至少一主电池， 至少一备用电池， 第一处理器， 第一近程通信模块， 可穿戴设备包 括唤醒模块， 第二处理器， 定位模块， 第二近程通 信模块与远程通信模块； 第一处理器控制充电线 圈给主电池和备用电池充电； 也控制备用电池给 主电池充电。 该系统能够及时、 快速地补充远程 监测定位系统的电能， 使该系统使用更安全。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 106510722 A 2017.03.22 CN 1065。

3、10722 A 1.一种闭环充电的植入式远程监测定位系统， 其特征在于： 包括可植入医疗设备 （101） ， 可穿戴设备 （102） 与远程服务器 （103） ； 所述可植入医疗设备 （101） 包括传感器模块 （201） ， 第一处理器 （202） ， 第一近程通信模块 （203） ， 充电线圈， 至少一主电池， 至少一备用 电池， 温度传感器， 所述可穿戴设备 （102） 包括唤醒模块 （301） ， 第二处理器 （302） ， 定位模块 （303） ， 第二近程通信模块 （304） 与远程通信模块 （305） ； 所述第一处理器 （202） 控制所述充 电线圈给所述至少一主电池和所述至少。

4、一备用电池充电； 所述处理器模块 （24） 控制所述至 少一备用电池给所述至少一主电池充电； 所述温度传感器测量所述可植入医疗设备 （101） 充电温度并反馈至所述第一处理器 （202） 控制充电， 形成充电的闭环控制。 2.根据权利要求1所述的闭环充电的植入式远程监测定位系统， 其特征在于： 所述可植 入医疗设备 （101） 的所述传感器模块 （201） 包括加速度传感器， 陀螺仪， 心电传感器， 血氧饱 和度传感器； 所述传感器模块 （201） 采集生理参数； 所述第一处理器 （202） 判断所述生理参 数的变化是否达到突发状况阈值， 其中的心率变异度增大到一定阈值， 血氧饱和度减小到 一。

5、定阈值判断癫痫发作， 所述加速度传感器与所述陀螺仪参数变化达到一定阈值判断摔 倒， 确定发生突发状况， 所述第一近程通信模块 （203） 向所述第二近程通信模块 （304） 发送 突发状况与传感参数， 所述第二处理器 （302） 根据突发状况与传感参数判断是否达到定位 阈值， 达到后唤醒所述定位模块 （303） 请求当前位置， 获得当前位置后所述定位模块 （303） 关闭， 将所述当前位置的参数、 所述传感参数与所述突发状况通过所述远程通信模块 （305） 上传至所述远程服务器 （103） 。 3.根据权利要求1所述的闭环充电的植入式远程监测定位系统， 其特征在于： 近程通信 方式可用NFC或。

6、RF， 远程通信方式可使用蜂窝移动通信。 4.根据权利要求2所述的闭环充电的植入式远程监测定位系统， 其特征在于： 上述定位 系统可以包括医生主机； 所述远程服务器 （103） 接收到所述当前位置的参数、 所述传感器模 块 （201） 采集的生理参数与所述突发状况向所述医生主机预警。 5.根据权利要求4所述的闭环充电的植入式远程监测定位系统， 其特征在于： 该定位系 统还包括体外控制器， 体外控制器可选择定位模式， 常规模式， 关闭模式与周期模式， 上述 常规模式， 关闭模式开启后不进行突发状况检测及定位， 周期模式可以不仅仅在突发状况 发生时进行定位， 可设定周期， 周期性地唤醒所述定位模块。

7、 （303） 请求位置并上传， 周期上 传数据医生可查看， 突发状况发生时所述医生主机依然进行预警。 6.根据权利要求1所述的闭环充电的植入式远程监测定位系统， 其特征在于： 所述主电 池和所述备用电池为锂离子充电电池。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 106510722 A 2 一种闭环充电的植入式远程监测定位系统 技术领域 0001 本发明涉及植入式远程监测定位系统， 特别的涉及一种闭环充电的可植入医疗设 备的远程监测定位系统。 背景技术 0002 一些突发病的患者或者年纪较大的患者会出现外出时病症发作或发生其他意外事件 的可能， 如果无法及时获知或采取措施， 容易造成严重的后果。

8、。 0003 专利EP2043502B1公开了一种植入远程设备， 可远程上传患者生理传感数据， 方便 远程的医生查看， 但是需要固定地点进行数据上传， 无法在外出时上传数据且无法检测症 状发作或其他意外事件。 0004 美国专利US8744562B2公开了一种可以检测神经系统疾病进行预警的系统， 但是 无法在外出时检测并上报位置。 0005 植入设备可以外传生理数据或检测疾病发作， 但随着整体系统的功能越来越多， 比如增加了检测、 定位的功能， 导致植入系统的电池电能严重不足， 及时快速补充植入式远 程监测定位系统的电能是目前的技术难点。 发明内容 0006 本发明的目的在于克服上述技术中的不。

9、足， 提供一种闭环充电的可植入远程监测 定位系统， 包括可植入医疗设备， 可穿戴设备与远程服务器； 可植入医疗设备包括传感器， 第一处理器， 第一近程通信模块， 温度传感器， 充电线圈， 至少一主电池， 至少一备用电池， 第一处理器控制充电线圈给所述至少一主电池和所述至少一备用电池充电； 处理器模块控 制所述至少一备用电池给所述至少一主电池充电； 所述主电池和所述备用电池为锂离子充 电电池或其他可充电电池； 温度传感器测量可植入医疗设备充电温度并反馈至第一处理器 控制充电， 形成充电的闭环控制； 可穿戴设备包括唤醒模块， 第二处理器， 定位模块， 第二近 程通信模块与远程通信模块； 可植入医疗。

10、设备的传感器包括加速度传感器， 陀螺仪， 心电传 感器， 血氧饱和度传感器； 传感器采集生理参数， 第一处理器判断生理参数的变化是否达到 突发状况阈值， 如心率变异度增大到一定阈值， 血氧饱和度减小到一定阈值判断癫痫发作， 加速度传感器与陀螺仪参数变化达到一定阈值判断摔倒， 确定发生突发状况， 第一近程通 信模块向第二近场通信模块发送突发状况与参数， 第二处理器根据突发状况与参数判断是 否达到定位阈值， 达到后唤醒定位模块请求当前位置， 获得当前位置后定位模块关闭， 将位 置， 参数与突发情况通过远程通信模块上传至远程服务器； 近程通信方式可用NFC或RF， 远 程可使用蜂窝移动通信。 上述系。

11、统可以包括医生主机， 远程服务器接收到定位数据与突发 情况向医生主机预警。 0007 进一步的， 还包括体外控制器， 体外控制器可选择定位模式， 常规模式， 关闭模式 与周期模式， 上述方案为常规模式， 关闭模式开启后不进行突发状况检测及定位， 周期模式 说 明 书 1/5 页 3 CN 106510722 A 3 可以不仅仅在突发状况发生时进行定位， 可设定周期， 周期性地唤醒定位模块请求位置并 上传， 周期上传数据医生可查看， 突发状况发生时医生主机依然进行预警。 0008 上述系统能够为患者提供突发状况时的实时定位， 为患者的监护提供智能化的解 决方案。 附图说明 0009 图1是本发明。

12、的闭环充电的植入式远程监测定位系统图。 具体实施方式 0010 下面结合附图和具体实施例， 对本发明提供的闭环充电的植入式远程监测定位系 统及其工作方法作进一步的详细说明。 0011 附图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能解释为对本发明的限 制。 0012 请参见图1， 本发明实施例提供一种闭环充电的植入式远程监测定位系统， 其包括 一可植入医疗设备101、 一可穿戴设备102、 一远程服务器103以及一医生主机104。 0013 所述可植入医疗设备101使用时植入在患者体内。 所述可植入医疗设备101可以为 心脏起搏器、 除颤器、 脑深部电刺激器、 脊髓刺激器、 迷走神经刺。

13、激器、 胃肠刺激器或者其他 类似的植入式医疗器械。 本发明仅以心脏植入设备为例进行说明。 0014 本实施例还可以包括一体外控制器， 其可与可穿戴设备102相连或集成， 且可以与 可植入医疗设备101以及医生主机104进行双向通信并输出数据或指令。 所述体外控制器通 过有线或无线的方式与可植入医疗设备101通信， 当可植入医疗设备101发生突发危机状况 时， 可立即进行定位， 并设定周期， 以周期性地唤醒定位模块请求位置并上传位置数据， 供 给医生查看， 从而达到将突发状况及时发送给医生主机进行预警的目的。 0015 如图1所示， 所述的可植入医疗设备101包括传感器201、 充电线圈、 至少。

14、一主电池、 至少一备用电池、 温度传感器、 第一处理器202以及第一近程通信模块203。 第一处理器202 控制充电线圈给一主电池和一备用电池充电； 处理器模块24控制备用电池给主电池充电。 温度传感器测量可植入医疗设备101充电温度并反馈至第一处理器202控制充电， 形成充电 的闭环控制。 主电池和备用电池为锂离子充电电池或其他充电电池或快充电池。 0016 所述的可穿戴设备102包括唤醒模块301、 第二处理器302、 定位模块303、 第二近程 通信模块304以及远程通信模块305。 0017 所述的可植入医疗设备101被构造为植入到病人身体的相应病灶部位， 因此优选 的是， 所述的可植。

15、入医疗设备101包括由在生物学上为惰性的相对刚性的材料 （诸如钛或硅 酮） 构成的外壳， 以心脏植入设备为例， 如起搏器， 可构造成向病人的心脏提供电刺激， 对于 本领域技术人员而言， 使用电刺激以治疗失调 （诸如心动过缓以及心动过速） 是公知常识。 所述传感器201用于测量在远程监护过程中患者的电生理信号。 所述的传感器201种类包括 但不限于加速度传感器、 陀螺仪 （角速度传感器） 、 心电传感器、 血氧饱和度传感器等中的一 种或多种。 0018 加速度传感器和陀螺仪是运动监测领域中常见的跌倒监测装置， 以Freescale公 司的MEMs三轴加速度传感器MMA7260为例， 该传感器具有。

16、低功耗、 高灵敏度、 响应时间短的 说 明 书 2/5 页 4 CN 106510722 A 4 特点， 抗震能力强， 本实施例优选使用以下参数： 量程为正负6g， 灵敏度由200mV/g， 响应时 间1ms。 0019 所述心电传感器具有全面检测心脏运行状况的能力， 例如精确区分细胞内及细胞 外心肌动力学、 患者心脏容积变化、 心肌收缩强度， 以多种方式对患者的心脏接收到的数据 进行分析， 创建或生成患者心电图的图形表示， 例如从患者的心脏接收到的电信号可以包 括利用8位分辨率以1KHz进行数字化的模拟心电图信号， 以得到被存储并稍后进行分析的 参考波形。 通过对心电图QRS波群的分析， 得。

17、到患者实时的心率、 PR间期、 RR间期、 QRS间期， 根据多种测量参数获得的心率变异度评估患者当前的心脏功能， 例如窦性心律不齐、 窦性 心动过速、 窦性心动过缓、 心房除极至心室除极时间、 心室肌除极电位变化、 心室肌除极和 复极全程时间等。 0020 血氧饱和度是血液中被氧结合的氧合血红蛋白的容量占全部可结合的血红蛋白 容量的百分比， 即血液中血氧的浓度。 血氧保护度过低， 直接影响心脏的搏动功能， 首先出 现的是代偿性心率加速、 心搏及心排血量增加， 循环系统以高动力状态代偿氧含量不足， 并 伴有高风险的癫痫症发生。 在严重低氧状况时， 导致心动过缓、 前期收缩、 血压下降与心排 血。

18、量降低， 以及出现室颤等心率失常乃至停搏。 根据氧合血红蛋白和非氧合血红蛋白对不 同波长入射光有着不同的吸收率， 当单色光垂直照射动脉血液时， 其对光的吸收量将随透 光区域动脉血管搏动而变化。 当发光器件发射出波长为650nm的红光和波长为940nm的红外 光， 透过血液区域后， 被光敏接收器件 （一般为PIN型光敏二极管） 接收， 并将反射光信号转 换为电信号， 根据对入射光吸收率的差异， 最终获得血氧饱和度信息。 0021 在本发明的实施例中， 所述传感器201用于获取的多种生理参数和运动参数， 其包 括信号输入接口、 信号整理电路、 信号输出接口， 所述的信号输入接口包括有线接口模块、 。

19、无线接口模块和分别于所述有线接口模块和无线接口模块链接的选择器模块， 其中所述有 线接口模块用于接收体表电极等电生理信号传感器的电生理信号有线输入， 所述无线接口 模块用于接收心电传感器等植入式医疗器械的无线发射装置发射的无线电生理信号。 即， 体表电极传感器与患者体外控制器有线连接， 植入式医疗器械的生物传感器与体外控制装 置无线连接。 所述的选择器模块受控于所述第一处理器202， 对数据通道进行选择， 从而实 现对不同信号的采集。 所述信号整理电路用对采集到的信号进行消除噪声和放大处理后由 所述信号输出接口输出。 所述信号输出接口包括模数转换电路和与该模数转换电路连接的 数字输出端口。 所。

20、述数字输出端口与所述的第一处理器202接口相连。 经过转换和处理的生 理参数信号经过所述第一近程通信模块203发送至所述第二近程通信模块304， 最终通过所 述远程通信模块305传输至所述远程服务器103以及所述医生主机104。 0022 在本发明的实施例中， 所述第一近程通信模块203定期与所述传感器201通信， 获 取所述传感器201实时监测的生理数据以及运行状况。 所述的第一处理器202根据所述传感 器201的运行状况判断所述传感器201的运行状况有没有明显异常情况。 当所述传感器201 的运行状况没有明显异常时， 通过所述第一近程通信模块203将运行状况数据发送给所述 第二近程通信模块。

21、304， 再由所述第二近程通信模块304发送到所述远程服务器103和所述 医生主机104。 当所述传感器201的运行状况出现明显异常或者遇到突发事件时 （例如生理 数据异常： 室颤、 癫痫、 患者跌倒等， 或者植入设备断电、 数据溢出等） ， 通过所述第一处理器 202中的程序判断该事件的属性和级别， 如果属于紧急事件， 则立即将数据通过所述第一近 说 明 书 3/5 页 5 CN 106510722 A 5 程通信模块203发送给体外控制器， 由所述体外控制器直接发送到所述远程服务器103， 并 发送给所述医生主机104。 0023 在本发明的实施例中， 还包括唤醒模块301， 当所述传感器。

22、201的运行状况出现明 显异常或者遇到突发事件时 （例如生理数据异常： 室颤、 癫痫、 患者跌倒等， 或者植入设备断 电、 数据溢出等） ， 立即通过所述第一近程通信模块203将异常数据发送给所述唤醒模块 301， 所述唤醒模块301可以包括但不限于蜂鸣器、 音乐播放器、 震动马达等， 用于提醒或唤 醒处于危险状况中的患者及其患者家属。 所述唤醒模块301在接收到异常数据的同时， 立即 激活所述定位模块303， 所述定位模块303被激活后， 患者的位置坐标信息通过所述远程通 信模块305传输至所述远程服务器103以及所述医生主机104。 所述定位模块303包括但不限 于GPS模块、 北斗定位模。

23、块等。 位置坐标信息发送完成后， 所述定位模块303立即停止工作， 处于关闭状态。 0024 在本发明的实施例中， 所述第一近程通信模块203与第二近程通信模块304的通信 方式包括但不限于NFC、 RF等。 0025 在本发明的实施例中， 所述远程通信模块305与所述远程服务器103之间的通信方 式采用无线通信方式， 例如蜂窝移动通信网络、 无线局域网WLAN、 通用分组无线服务GPRS、 全球互通微波存取WiMAX、 第三代或第四代移动通信网络3G或4G等类似的无线通信服务。 所 述远程通信模块305与所述远程服务器103直接无线通信从而更新通信密钥。 0026 在本发明的实施例中， 所述。

24、远程服务器103还包括一处理器、 一存储设备、 一网络 接口、 一无线网卡和一GSM模块。 所述处理器用于运行远程监控网站的程序。 所述存储器用 于保存患者生理数据以及植入式医疗器械的工作状态数据。 所述网络接口用于为所述可穿 戴设备102和所述医生主机104提供通信接口。 所述无线网卡用于所述处理器与所述体外控 制器提供通信接口。 所述GSM模块用于给患者或者医生的移动通信设备发送消息。 0027 在本发明的实施例中， 所述远程服务器102还可包括一原始电生理数据显示模块、 一电生理数据分析模块、 一运行状态监测模块、 一运行参数编程模块以及一监控参数及患 者状态查询/保存模块。 所述原始电。

25、生理数据模块用于显示所述传感器201采集的原始电生 理信号。 所述电生理数据分析模块利用线性分析、 非线性分析和机器学习等分析方法分析 患者的电生理数据， 并将对患者电生理数据的分析结果呈现在医生面前， 帮助医生在远程 程控过程中评估患者的症状。 所述电生理数据分析模块利用患者的流行病学统计数据、 临 床数据等进行专家打分， 评估患者的健康状态以及所述可植入医疗器械101的特异性， 结果 呈现在医生面前， 帮助医生实现个性化的治疗方案。 所述运行状态监测模块用于显示所述 可植入医疗器械101的当前运行状态， 可以获得患者体内的所述可植入医疗器械101当前工 作参数和状态。 所述运行参数编程模块。

26、用于向远端的所述可植入医疗器械101发送程控指 令， 包括参数设置、 信息设置、 工作模式设置、 时钟校对等编程指令。 所述监控参数及患者状 态查询/保存模块用于提供电子病历数据库查询/存储的接口， 医生通过该监控参数及患者 状态查询/保存模块可以查询患者历史程控参数及该参数下的患者症状严重程度或改善程 度。 所述监控参数及患者状态查询/保存模块在远程程控中可以随时保存所述可植入医疗 器械101某一工作参数组合及其对应的患者症状。 0028 在本发明的实施例中， 所述医生主机104与所述可植入医疗设备101， 分别通过所 述远程服务器103的网络接口接入所述远程服务器103， 并分别访问所述远。

27、程服务器103。 当 说 明 书 4/5 页 6 CN 106510722 A 6 所述可植入医疗器械101的工作状态出现异常时， 将所述可植入医疗器械101的运行状况数 据通过所述无线网卡发送给所述远程服务器103， 进行及时处理。 当患者或医生不在线时， 通过所述GSM模块将请求方的请求发送到被请求方的移动通信设备进行数据交互。 0029 在本发明的实施例中， 所述医生主机104、 所述可植入医疗设备101与所述远程服 务器103采用一定的网络安全技术保证通信安全， 例如通过虚拟私人网络VPN隧道技术进行 连接， 在运输层可以采用LTF、 LT2F、 SSL等协议。 在本发明的实施例中， 。

28、远程监控网站采用 MVC三层架构实现， 由M （Model） 层负责数据库读写， V （View） 层负责页面设计， C （Control） 层 负责网站逻辑控制。 在本发明的实施例中， 远程监控网站通过高速网络实现， 可以使用局域 网、 城域网、 广域网和互联网的任意一种。 远程监控网站在网络上发布后接受连接在同一网 络上的主机访问， 网站发布可以采用网站服务器发布软件实现， 例如Apache、 IIS、 NetBox 等。 0030 在本发明的实施例中， 所述体外控制器与所述可穿戴设备102集成一体， 便于患者 的操作和控制。 所述体外控制器包括四种模式， 即定位模式、 常规模式、 关闭模。

29、式与周期模 式。 0031 所述的定位模式为： 无论是否处于异常生理状况， 患者用户的实时位置周期性地 发送给所述远程服务器103和所述医生主机104。 0032 所述常规模式的工作状态为： 系统启动后， 实时地、 不间歇地采集患者的生理数 据， 并经过前述的运行方式将数据发送至所述远程服务器103和所述医生主机104。 这种模 式的优点在于不遗漏异常数据， 但缺点在于耗电量大、 浪费数据和占用医疗资源， 造成冗余 数据的堆积。 0033 所述关闭模式开启后， 不进行任何突发状况的检测和定位。 该模式主要针对电量 较低， 并且患者自认为身体状况良好的情形。 0034 所述周期模式的工作状态包括。

30、两种： 1、 仅在所述传感器201检测到异常生理数据时， 立即将患者的异常数据和位置信息发 送给所述远程服务器103和所述医生主机104； 2、 设定任意时长的作为检测周期， 周期性地获取生理数据， 并唤醒定位模块， 将患者实 时的生理数据和位置坐标信息发送给所述远程服务器103和所述医生主机104， 当一旦发生 突发状况时， 所述的医生主机104依然保持预警状态。 0035 本发明提供的远程监测定位系统具有以下优点。 第一， 通过所述传感器201采集患 者的电生理信号， 监测手段多样化， 可以实现对患者的更全面监测。 第二， 通过所述远程服 务器103和医生主机104对患者的电生理数据进行在线分析， 并将分析的结果呈现给医生， 使得对患者的监测更安全有效。 0036 另外， 本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化， 这些依据本发明精神 所做的变化， 都应包含在本发明所要求保护的范围内。 说 明 书 5/5 页 7 CN 106510722 A 7 图1 说 明 书 附 图 1/1 页 8 CN 106510722 A 8 。