单腔心脏起搏器系统的研制

发布时间：2020-08-02 15:12

【摘要】：背景心脏起搏器是利用微电子技术,模拟心脏冲动发生和传导等电生理功能,用低能量电脉冲刺激心脏使之发生激动,从而达到治疗心动过缓以及在缓慢心率基础上发生的心律失常的目的。美国Hyman医生于1930年发明了世界上首台脉冲发生器,这台由发条驱动、摩擦生电的脉冲发生器重达7.2kg,只有简单的频率调节功能。近几十年,随着医学技术、电子技术、材料与能源技术的不断进步,心脏起搏器也获得了巨大的发展,现今的起搏器功能更全面、性能更高、质量和体积更小,已成为治疗心动过缓、包括病窦综合征和房室传导阻滞等心脏病的高精技术仪器,至今已挽救了数以百万计患者的生命。我国对心脏起搏器的研究起步于上世纪60年代,经过50余年的发展,虽然获得了相应的发展,但与国外先进起搏器厂商相比还有较大的差距,国外厂商长期占据着起搏器市场的主导地位。近几年随着人们生活节奏的加快以及人口老龄化的加剧,心血管疾病的发病率不断升高,心律失常、心衰患者的数量逐年增加,我国心脏起搏器的需求量将不断增大,所有我们有必要对心脏起搏器进行更加深入的研究,并在传统起搏器基础上加以改进。目的设计一种新型单腔起搏器系统,该系统包括心脏起搏器和程控器两部分,在实现传统起搏器功能的基础上,实现无线充电功能,延长起搏器工作年限。方法心脏起搏器基于超低功耗微处理器设计,整个电路设计有心电检测模块、脉冲发放模块、电池检测模块、无线通讯模块以及无线充电接收模块。程控器电路包括MCU主控模块、数据存储模块、LCD显示模块、无线通讯模块、无线充电发送模块等。心脏起搏器系统中的无线通讯模块基于低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,BLE)设计,在低功耗的前提下保证数据传输的安全性。结果电极导线检测到的心电信号需先经放大、滤波处理,然后交与微处理器处理分析,微处理器可通过分析的结果调节下一次脉冲发放。心脏起搏器脉冲的幅值可在0.5~8.0V之间调节,脉宽可调范围为0.5~1.5ms,起搏频率可调范围为30~160PPM(Pulses Per Minute)。程控器可在体外通过无线通讯模块与起搏器进行数据交换,并保存相关数据。此外,程控器还可控制无线充电功能的启动与关闭。结论本课题设计出一种基于微处理器设计的心脏起搏器系统,在实现传统心脏起搏器功能的基础上,可对起搏脉冲幅度、脉宽和起搏频率进行精确控制,并且体外无线充电功能能有效延长起搏器工作年限,减少患者更换起搏器的次数,减轻患者的经济负担。
【学位授予单位】：安徽医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH789
【图文】：

图 1 美敦力 Micra TPS 起搏器Fig1 Medtronic Micra TPS pacemaker1.2.2 国内研究现状目前国内获得国家食药监总局（CFDA）批准的国产起搏器生产厂商仅有三家

图 2 2015 年国内心脏起搏器市场Fig2 Domestic pacemaker market in 2015来说国内心脏起搏器研究不仅起步较晚，而且受工艺技术、材术的限制，发展较为缓慢，目前主要通过与国外先进起搏器厂

心脏起搏器功能框图

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本文编号：2778684