專利名稱：微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，用于微創(chuàng)介入醫(yī)學領域。
背景技術：
微創(chuàng)介入手術以其創(chuàng)傷小、失血少和恢復快等諸多優(yōu)點在全球范圍內(nèi)被廣泛應用于臨床。導管作為其最為基本的工具，遠端仍缺少靈活的自由度，在人體內(nèi)部操作困難。因此，具有主動選擇方向功能的導管成為各國關注的熱點。目前臨床使用的導管僅有電極消融導管在其內(nèi)部裝有鋼絲繩索作為驅動器來操作導管進行方向的選擇，但由于采用機械方式實現(xiàn)驅動，無法進一步小型化。以形狀記憶合金(SMA)和離子交換聚合金屬材料(IPMC)為代表的智能材料，采用電的方式實現(xiàn)驅動，在小型化方面具有顯著的優(yōu)勢和良好的應用前景。但是為了獲得充分的自由度，必然需要對多個驅動器進行單獨的驅動，這樣就導致電導線的數(shù)量隨著自由度增加而急劇增多。但是導管對于小尺寸有著非常嚴格的限制，因此不允許導線數(shù)量過度增加。此外，在介入過程中，醫(yī)生需要對人體內(nèi)的多種信號進行檢測，比如溫度、壓力和流量等，這些傳感信號多在導管遠端進行轉化，以電信號的形式通過電導線傳出體外，進一步增加了導線的數(shù)量。對于微創(chuàng)介入手術中一些特定的功能，比如電生理導管遠端具有多個標測電極，而電極消融導管遠端具有多個標測和消融電極，需要將不同的電壓引入人體，也帶來了導線數(shù)量增多的問題。導線數(shù)量問題已經(jīng)成為微創(chuàng)介入導管這一產(chǎn)品走向微型化、多自由度和多傳感方向顯著的障礙。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服微創(chuàng)介入導管多自由度和多傳感功能帶來電導線數(shù)量劇增，從而無法滿足微型化要求，本發(fā)明提供一種微創(chuàng)介入導管內(nèi)引入多路電信號的方法及裝置，能夠使用有限數(shù)量的電導線為多路驅動器供電，獲取多路傳感信息以及將多路電壓引入人體。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是一種微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，包括一組控制單元和從外部引入的電源線、地線、通信線， 電源線、地線、通信線分別與控制單元中的微型芯片連接，所述控制單元還包括一組并聯(lián)連接的驅動器；所述每個驅動器的一端連接電源線，另一端與微型芯片連接。所述微型芯片包括一個提供有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機和與驅動器數(shù)量相同的MOS 管；所述MOS管的漏極分別與所述驅動器一一對應連接，源級與所述地線連接，柵極分別與所述狀態(tài)機的輸出端連接；所述狀態(tài)機的輸入端與通信線連接，電源線和地線為所述狀態(tài)機提供電壓。所述通信線引腳輸入有由命令頭、芯片地址、開關狀態(tài)和命令尾構成的數(shù)據(jù)包。所述微型芯片內(nèi)的狀態(tài)機對通信線輸入的序列信號進行解碼，控制MOS管的打開和閉合，對特定的通道進行選擇，將電源引入或者將傳感器信號引出。
一種微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，包括一組控制單元和從外部引入的電源線、地線、通信線，電源線、地線、通信線分別與控制單元中的微型芯片連接，所述控制單元還包括一組并聯(lián)連接的驅動器；所述每個驅動器的一端連接地線，另一端與微型芯片連接。所述微型芯片包括一個提供有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機、與驅動器數(shù)量相同的MOS 管、電源管理模塊；所述MOS管的漏極與所述電源管理模塊連接，源級分別與所述驅動器一一對應連接，柵極分別與所述狀態(tài)機的輸出端連接；所述狀態(tài)機的輸入端與通信線連接， 電源線和地線為所述狀態(tài)機提供電壓；所述電源管理模塊將電源線提供的電壓轉換成多路不同類型的電壓提供給MOS管。所述通信線引腳輸入有由命令頭、芯片地址、開關狀態(tài)和命令尾構成的數(shù)據(jù)包。所述微型芯片內(nèi)的狀態(tài)機對通信線輸入的序列信號進行解碼，控制MOS管的打開和閉合，對特定的通道進行選擇，將電源引入或者將傳感器信號引出。一種微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，包括一組控制單元和從外部引入的電源線、地線、通信線和數(shù)據(jù)采集線，電源線、地線、通信線和數(shù)據(jù)采集線分別與控制單元中的微型芯片連接，所述控制單元還包括一組傳感器；每個傳感器與微型芯片連接，由電源線和地線提供電壓。所述微型芯片包括一個提供有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機和與驅動器數(shù)量相同的MOS 管；所述MOS管的漏極分別與所述傳感器一一對應連接，源級與所述數(shù)據(jù)采集線連接，柵極分別與所述狀態(tài)機的輸出端連接；所述狀態(tài)機的輸入端與通信線連接，電源線和地線為所述狀態(tài)機提供電壓。所述通信線引腳輸入有由命令頭、芯片地址、開關狀態(tài)和命令尾構成的數(shù)據(jù)包。所述微型芯片內(nèi)的狀態(tài)機對通信線輸入的序列信號進行解碼，控制MOS管的打開和閉合，對特定的通道進行選擇，將電源引入或者將傳感器信號引出。一種微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，包括一組控制單元和從外部引入的電源線、地線、通信線，電源線、地線、通信線分別與控制單元中的微型芯片連接，所述控制單元還包括一組電極；所述每個電極連接到微型芯片上。所述微型芯片包括一個提供有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機和與驅動器數(shù)量相同的MOS 管；所述MOS管的漏極與所述電源線連接，源級分別與所述電極一一對應連接，柵極分別與所述狀態(tài)機的輸出端連接；所述狀態(tài)機的輸入端與通信線連接，電源線和地線為所述狀態(tài)機提供電壓。所述通信線引腳輸入有由命令頭、芯片地址、開關狀態(tài)和命令尾構成的數(shù)據(jù)包。所述微型芯片內(nèi)的狀態(tài)機對通信線輸入的序列信號進行解碼，控制MOS管的打開和閉合，對特定的通道進行選擇，將電源引入或者將傳感器信號引出。
本發(fā)明的有益效果是，能夠大幅度減少導管遠端多驅動和多傳感功能所要的導線數(shù)量，有利于導管的微小型化，從而為完成復雜的介入手術提供充足的自由度，為手術的安全以及血管和血液環(huán)境中多種生理參數(shù)的采集提供數(shù)據(jù)通道，也為電極消融之類有電壓引入人體需求的功能提供技術支撐。


圖1是本發(fā)明實施例1的原理圖；圖2是圖1中微型芯片內(nèi)部結構圖；圖3是本發(fā)明實施例2的原理圖；圖4是圖3中微型芯片內(nèi)部結構圖；圖5是本發(fā)明實施例3的原理圖；圖6是圖5中微型芯片內(nèi)部結構圖；圖7是本發(fā)明實施例4的原理圖；圖8是圖7中微型芯片內(nèi)部結構圖；圖9是本發(fā)明Vs端的通信協(xié)議構成示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。實施例1 如圖1所示，包括從外部引入的電源線Vcc、地線GND、通信線Vs、M*N個驅動器B和 N個微型芯片A。每一列的M個驅動器B的一端分別與電源線Vcc相連，N列驅動器B的另一端分別與各自對應的微型芯片A相連，N個微型芯片A分別與外部電源線Vcc、地線GND、 通信線Vs相連。如圖2所示，微型芯片A內(nèi)部包含一個提供有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機E和M個MOS管 S。狀態(tài)機D由外部電源線Vcc和地線GND為其提供電壓；狀態(tài)機D的輸出端與M個MOS管 S的柵極分別相連；狀態(tài)機D的輸入端與通信線Vs相連。MOS管S的漏極與每列的M個驅動器B分別相連；MOS管S的源極與地線GND分別相連。狀態(tài)機D對通信線Vs輸入的序列信號進行解碼，從而控制M個MOS管S的打開或閉合，從而實現(xiàn)對M個驅動器B施加電壓。Vcc為外部電源線，為內(nèi)部微型芯片提供電壓，同時為驅動器供電；GND為外部地線；Vs為通信線，負責選擇微型芯片A并傳送控制指令。普遍意義而言，驅動器B的數(shù)量可以分為M行N列，每一列的驅動器B連接一個微型芯片A。每一列的M個驅動器B的一端與外部電源Vcc相連，另一端由一個微型芯片A來控制通斷。如圖7所示，本實施例導管遠端內(nèi)部的通信由通信線Vs引腳輸入數(shù)據(jù)包加以控制。所述數(shù)據(jù)包由命令頭、芯片地址、開關狀態(tài)和命令尾來依次構成。命令頭向微型芯片提供命令指示，芯片地址表示命令作用于特定的微型芯片，開關狀態(tài)為選定的微型芯片提供操作指令，控制內(nèi)部MOS管S的打開或閉合。實施例2 如圖3所示，本實施例包括從外部引入的電源線Vcc、地線GND、通信線Vs、M*N個驅動器B和N個微型芯片，每一列的M個驅動器B的一端與外部地線GND相連，N列驅動器 B的另一端分別與各對應的微型芯片A相連，N個微型芯片A分別與外部電源線Vcc相連， 由微型芯片A控制各驅動器B與外部電源線Vcc是否相連。如圖4所示，微型芯片A內(nèi)部包含一個提供有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機D、電源管理模塊E和M個MOS管S。電源管理模塊E將外部電源線Vcc轉化成多路不同類型的電壓，提供給M個驅動器B。M個MOS管S的漏極與電源管理模塊E的M個電壓輸出端一一對應相連；M個MOS管S的源級與對應的各個驅動器B的一端相連；M個MOS管S的基級與狀態(tài)機D相連。狀態(tài)機D由外部電源線Vcc和地線GND為其提供電壓。狀態(tài)機D的輸入端與通信線Vs相連。由狀態(tài)機D對通信線Vs端輸入的序列信號進行解碼，從而控制M個MOS管S 的打開或閉合以及電源管理模塊E的電壓輸出狀況，從而實現(xiàn)對M個驅動器B施加電壓。圖3和圖4中Vcc為外部電源，為內(nèi)部微型芯片A提供電壓，同時為驅動器B供電；GND為外部地線；Vs為通信線，負責選擇微型芯片A并傳送控制指令。本例中驅動器B 的數(shù)量為M行N列，每一列的驅動器B需要裝入一個集成微型芯片A的關節(jié)C。本例導管遠端內(nèi)部的通信由通信線Vs引腳輸入數(shù)據(jù)包加以控制，與實施例1結構相同。實施例3:
如圖5和圖6所示，本例包括外部電源線Vcc、地線GND、通信線Vs、數(shù)據(jù)采集線Na、 微型芯片和N個傳感器R。所述微型芯片A內(nèi)部包含一個有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機D和N個 MOS管S，狀態(tài)機D的的輸入端與通信線Vs相連，其輸出端與N個MOS管S的柵極相連，N個 MOS管S的漏極與N個傳感器R的輸出端分別相連，MOS管S的源極與數(shù)據(jù)采集線Va相連， 將導管遠端的傳感信號發(fā)送至導管近端。由狀態(tài)機D對Vs端輸入的序列信號進行解碼，從而控制多路傳感器R的選擇。其中Vcc為外部電源，為內(nèi)部微型芯片及傳感器提供電壓，同時為驅動器供電； GND為外部地線；Vs為通信線，負責選擇傳感器；Va為數(shù)據(jù)采集線，負責將導管遠端的傳感信號發(fā)送至導管近端。本例導管遠端內(nèi)部的通信由通信線Vs引腳輸入數(shù)據(jù)包加以控制，與實施例1結構相同。實施例4 如圖7和圖8所示，本實施例包括外部電源線Vcc、地線GND、通信線Vs、微型芯片 A禾口 N個電極J，所述微型芯片A內(nèi)部包含一個有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機D和N個MOS管S，所述狀態(tài)機D的輸入端與通信線Vs分別相連，其輸出端與N個MOS管S的基極分別相連，N個 MOS管S的集電極與外部電源線Vcc分別相連，MOS管S的發(fā)射級與N個電極分別相連。由狀態(tài)機D對通信線Vs端輸入的序列信號進行解碼，從而控制將電壓釋放在選定的電極上。其中Vcc為外部電源，為內(nèi)部微型芯片A及傳感器R提供電壓，同時為驅動器B供電；GND為外部地線；Vs為通信線，負責選擇傳感器；Va為數(shù)據(jù)采集線，負責將導管遠端的傳感信號發(fā)送至導管近端。本例導管遠端內(nèi)部的通信由通信線Vs引腳輸入數(shù)據(jù)包加以控制，與實施例1結構相同。在本發(fā)明所述的四個實施例中，M和N的數(shù)目是認為設定的，視需要的數(shù)量而設置，即由導管的尺寸，驅動器、傳感器和電極的尺寸和數(shù)量，芯片尺寸等綜合確定但受到空間的限制。一般情況下，M和N均不大于100。
權利要求
1.一種微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，包括一組控制單元和從外部引入的電源線、地線、通信線，電源線、地線、通信線分別與控制單元中的微型芯片連接，所述控制單元還包括一組并聯(lián)連接的驅動器；所述每個驅動器的一端連接電源線，另一端與微型芯片連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，所述微型芯片包括一個提供有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機和與驅動器數(shù)量相同的MOS管；所述MOS管的漏極分別與所述驅動器一一對應連接，源級與所述地線連接，柵極分別與所述狀態(tài)機的輸出端連接；所述狀態(tài)機的輸入端與通信線連接，電源線和地線為所述狀態(tài)機提供電壓。
3.—種微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，包括一組控制單元和從外部引入的電源線、地線、通信線，電源線、地線、通信線分別與控制單元中的微型芯片連接，所述控制單元還包括一組并聯(lián)連接的驅動器；所述每個驅動器的一端連接地線， 另一端與微型芯片連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，所述微型芯片包括一個提供有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機、與驅動器數(shù)量相同的MOS管、電源管理模塊；所述MOS管的漏極與所述電源管理模塊連接，源級分別與所述驅動器一一對應連接，柵極分別與所述狀態(tài)機的輸出端連接；所述狀態(tài)機的輸入端與通信線連接，電源線和地線為所述狀態(tài)機提供電壓；所述電源管理模塊將電源線提供的電壓轉換成多路不同類型的電壓提供給MOS管。
5.一種微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，包括一組控制單元和從外部引入的電源線、地線、通信線和數(shù)據(jù)采集線，電源線、地線、通信線和數(shù)據(jù)采集線分別與控制單元中的微型芯片連接，所述控制單元還包括一組傳感器；每個傳感器與微型芯片連接，由電源線和地線提供電壓。
6.根據(jù)權利要求5所述的微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，所述微型芯片包括一個提供有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機和與驅動器數(shù)量相同的MOS管；所述MOS管的漏極分別與所述傳感器一一對應連接，源級與所述數(shù)據(jù)采集線連接，柵極分別與所述狀態(tài)機的輸出端連接；所述狀態(tài)機的輸入端與通信線連接，電源線和地線為所述狀態(tài)機提供電壓。
7.—種微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，包括一組控制單元和從外部引入的電源線、地線、通信線，電源線、地線、通信線分別與控制單元中的微型芯片連接，所述控制單元還包括一組電極；所述每個電極連接到微型芯片上。
8.根據(jù)權利要求7所述的微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，其特征在于，所述微型芯片包括一個提供有限狀態(tài)輸出的狀態(tài)機和與驅動器數(shù)量相同的MOS管；所述MOS管的漏極與所述電源線連接，源級分別與所述電極一一對應連接，柵極分別與所述狀態(tài)機的輸出端連接；所述狀態(tài)機的輸入端與通信線連接，電源線和地線為所述狀態(tài)機提供電壓。
9.根據(jù)權利要求1、3、5或7所述的微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路， 其特征在于，所述通信線引腳輸入有由命令頭、芯片地址、開關狀態(tài)和命令尾構成的數(shù)據(jù)包。
10.根據(jù)權利要求2、4、6或8所述的微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路， 其特征在于，所述微型芯片內(nèi)的狀態(tài)機對通信線輸入的序列信號進行解碼，控制MOS管的打開和閉合，對特定的通道進行選擇，將電源引入或者將傳感器信號引出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路，用于微創(chuàng)介入醫(yī)學領域。一種微創(chuàng)介入導管內(nèi)多路電信號的有限通道控制電路包括一組控制單元和從外部引入的電源線、地線、通信線，電源線、地線、通信線分別與控制單元中的微型芯片連接，所述控制單元還包括一組并聯(lián)連接的驅動器；所述每個驅動器的一端連接電源線，另一端與微型芯片連接。本發(fā)明的有益效果是，能夠大幅度減少導管遠端多驅動和多傳感功能所要的導線數(shù)量，有利于導管的微小型化，從而為完成復雜的介入手術提供充足的自由度，為手術的安全以及血管和血液環(huán)境中多種生理參數(shù)的采集提供數(shù)據(jù)通道，也為電極消融之類有電壓引入人體需求的功能提供技術支撐。
文檔編號A61B5/00GK102379686SQ20111024378
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權日2011年8月24日
發(fā)明者劉浩, 方學林, 李洪誼, 李貴陽, 邵琪 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所