[发明专利]治疗喉部肌肉麻痹的起搏器系统及其运行方法

权利要求书

1.治疗喉部肌肉麻痹的起搏器系统，其特征在于，包括顺次连接的呼吸传感器、信号处理电路、微控制器、刺激脉冲产生电路和刺激输出电极，电源管理电路为上述各组成部分供电；所述微控制器通过自带ADC采样信号处理电路输出信号，并通过自带DAC产生控制信号控制刺激脉冲产生电路；所述呼吸传感器用来获取呼吸信号，信号处理电路对呼吸信号进行放大滤波处理，并将信号调整到微控制器的ADC的采样范围之内，由微控制器的ADC采样并进行数据处理后，形成触发信号控制刺激脉冲产生电路产生刺激脉冲，刺激脉冲通过刺激电极输出。

2.如权利要求1所述的治疗喉部肌肉麻痹的起搏器系统，其特征在于所述刺激产生电路包括加法电路和恒流输出电路；所述加法电路将微控制器的DAC输出与微控制器的一个2.5V引脚的参考电压相加产生双极性控制信号，控制恒流电路产生双极性恒流刺激脉冲；刺激脉冲的脉宽通过微控制器的定时器设定，脉冲幅度通过可调电阻调节。

3.如权利要求2所述的治疗喉部肌肉麻痹的起搏器系统，其特征在于加法电路由第一运算放大器与第一电阻、第二电阻构成；恒流电路由第二运算放大器放、第三运算放大器与第三电阻、第四电阻、第六电阻、第七电阻与可调电阻构成；所述第一运算放大器的同相端连接微控制器的一个引脚，第一电阻的一端连接微控制器的另一个脚，另一端连接第一运算放大器的反相端和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第一运算放大器的输出端和第三电阻的一端；第三电阻的另一端连接第二运算放大器的反相端和第四电阻一端，第四电阻的另一端连接可变电阻的一端和第二运算放大器的输出端；第二运算放大器的同相端连接第六电阻的一端和第七电阻的一端；第六电阻R6的另一端接地，第七电阻另一端连接第三运算放大器的输出端；运算放大器A3的同相端连接可调电阻的另一端，反相端连接到输出端。

4.权利要求1所述治疗喉部肌肉麻痹的起搏器系统的运行方法，其特征在于包括对采集进行数据处理和产生刺激脉冲，所述对采集进行数据处理包括如下步骤：

(1)数据采样和存储：将微控制器的ADC采样到的数据每四个分为一组求平均后作为一个存储数据，为前后相邻的两个存储数据之间的差值设定上限和下限，差值不在此上限和下限范围内的存储数据被认为无效而丢弃，未被丢弃的数据存入一个长度可变的数据队列中；每次采样过程更新数据队列的最后一个数据；

(2)趋势判断：统计步骤(1)所述数据队列中各数据间的差值经符号函数作用后的结果，方程如下：

y(n)=Σi=0N-1Σj=iN-1sgn[x(n-i)-x(n-j)]]]>①

式①中x(n)，n是大于等于0的整数，为经步骤(1)处理后的数据队列中的数据；N为数据队列的长度，是用于观测数据的窗长，符号函数sgn(x)定义如下：

②

sgn(x)函数作用两个数据差值的结果为1则表示呼吸波形在这两个数据间上升，为-1则表示呼吸波形在这两个数据间下降，y(n)表示数据队列中数据间的上升和下降趋势总和；

根据趋势总和y(n)和数据队列长度N可计算趋势率，趋势率δ由式③计算：趋势总和与参与趋势计算的总项数相比即可得到趋势率，

d=y(n)N(N+1)/2]]>③

再根据所得趋势率按④式计算呼吸波形的趋势；P(d)＝1表示在数据队列长度N范围内的呼吸波形处于上升阶段，P(d)＝0表示在数据队列长度N范围内的呼吸波形处于波峰或波谷附近，P(d)＝-1表示在数据队列长度N范围内的呼吸波形处于下降阶段，式④中M_δ值是判别门限，为设定值，

④；

(3)极值点检测：由步骤(1)所述数据队列中的数据判断当前采样数据是否处于呼吸波形的极值点处，判断方程如下：

f＝sgn[x(n)-x(n-1)]sgn[x(n+1)-x(n)]⑤

公式⑤中x(n)(n＝0，1，2...)为经步骤(1)处理后的数据队列中的数据，x(n-1)，x(n)，x(n+1)为数据队列中最近更新的三个数据，sgn(x)由②式定义；相邻数据相减正负经符号函数作用为1表示斜率为正；若为-1，则斜率为负；若为0，则表示呼吸波形在此数据处斜率为0；

根据呼吸波形的特点，极值点处斜率为0或者斜率的符号将发生变化，故有f＝-1或f＝0时，呼吸波形处于极值点附近；再根据步骤(2)中P(d)的值可以判断极值点的类型；若P(d)＝1且f＝-1或f＝0则采样数据位于呼吸波形的极大值处，即此处开始呼吸波形将进入下降阶段；若P(d)＝-1且f＝-1或f＝0则采样数据位于呼吸波形的极小值处，此处开始呼吸波形将进入上升阶段。

5.如权利要求4所述的运行方法，其特征在于所述刺激脉冲产生步骤包括：经所述步骤(1)、(2)、(3)后得到呼吸波形的极值点；若检测到呼吸波形的极小值，呼吸波形将进入上升阶段，微控制器产生高电平通过电源管理电路开关引脚开启刺激脉冲产生模块，同时，微控制器的DAC产生2.5V电压输出到刺激脉冲产生模块，使刺激电极输出正刺激脉冲，脉宽由微控制器的定时器设定的定时时间确定；定时时间到后，微控制器关闭电源管理电路，电极输出0V电压，关闭的时间长度由微控制器的定时器设定；关闭定时时间到后，微控制器再开启刺激产生模块，同时，DAC产生0V电压，使刺激电极输出负刺激脉冲，脉宽由定时器设定；只要是呼吸波形处于上升阶段，就依照上述顺序控制电源管理电路的开启与关闭和微控制器的DAC输出电压，三部分的持续时间都由微控制器的定时器设置；这样就能产生脉宽和占空比可调的双极性刺激脉冲；

若检测到呼吸波形的极大值，呼吸波形将进入下降阶段，此时关闭电源管理电路，关闭微控制器的DAC和定时器模块，使微控制器进入低功耗模式，停止产生刺激脉冲。