一种微型植入电刺激无线射频供电装置制造方法及图纸

技术编号:11456771 阅读:110 留言:0更新日期:2015-05-14 13:54
本实用新型专利技术公开了一种微型植入电刺激无线射频供电装置,属于医疗器械领域。由该装置产生的射频电磁波可以为微型植入电刺激器在深层组织持续提供能量。该装置由控制电路与发射天线组成;控制电路包括微控制器、无线通讯电路、E类振荡功率放大器及匹配网络,发射天线包括线圈及对应的阻抗匹配电路。该装置运用E类振荡功率放大器将直流电源斩波调制为半正弦射频信号,通过阻抗匹配电路将半正弦射频信号滤波为正弦信号,由发射天线通过谐振放大为电流射频信号。本实用新型专利技术可高效稳定地实现稳定的电磁场,安全驱动体内微型植入电刺激器,同时可为其他无线终端系统提供能量供给。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于医疗器械领域,涉及一种微型植入电刺激无线射频供电装置
技术介绍
电刺激是通过电极施加电流到可兴奋的神经组织,产生局部电场,使附近神经元轴突膜去极化而大量钙离子流出,通过神经递质引发肌纤维收缩。从20世纪60年代至今,电刺激经历了贴附式、经皮式和植入式的发展过程。植入式电刺激因定位准确,重复性好,是目前研宄的重点。多数植入电刺激医疗器械,内置微型电池,以心脏起搏器为代表。此类设计电池体积比较大,同时电池能量耗尽时则需要复杂的外科手术进行更换。植入神经电刺激系统在临床治疗的应用趋于多元化。1994年,美敦力(Medtronic)公司开始研制用于治疗堵塞性睡眠呼吸暂停(OSA)植入刺激器(Inspire IISystem),该植入设备通过监测睡眠呼吸胸口的压力变化,一旦呼吸动作停止,管理器就通过刺激电极给予舌下神经刺激,从而打开上呼吸道。2006年,美国南加州大学Loeb研宄小组报道了单通道神经刺激器B1N系统,用于治疗运动功能障碍,包括中风后肩关节半脱臼、足下垂行走康复等临床应用,取得了极好的临床效果。2008年,清华大学李路明团队研制了一款针对帕金森综合症的中枢神经刺激器,通过电脉冲刺激多巴胺分泌。基于电磁感应理论的体外无线供电技术在植入医疗仪器中应用对可靠性和安全性提出了更高要求,同时人体阻抗变化及的传输效率的不足限制了无线供电技术的推广。
技术实现思路
鉴于此,本技术提供一种微型植入电刺激无线射频供电装置,该装置可高效稳定地实现稳定的电磁场,安全驱动体内微型植入电刺激器,同时可为其他无线终端系统提供能量供给。为达到上述目的,本技术提供如下技术方案:一种微型植入电刺激无线射频供电装置,包括控制电路和发射天线,所述控制电路包括无线通讯电路、微控制器、E类振荡功率放大器和阻抗匹配电路,所述阻抗匹配电路与发射天线连接;所述无线通讯电路与微控制器通讯;所述稳压电路对电源进行电压变换,以供控制电路工作;所述稳压电路的第一输出端分别与无线通讯电路的电源端、微控制器电源端连接,稳压电路的第二输出端与E类振荡功率放大器的电源输入端连接;所述微控制器的第一输出端与E类振荡功率放大器连接,所述微控制器的第二输出端与保护电路的输入端连接;所述保护电路的电源输入端与电源连接,所述保护电路的输出端与E类振荡功率放大器连接;所述E类振荡功率放大器的输出端与阻抗匹配电路连接。进一步,所述E类振荡功率放大器包括依次连接的振荡电路、分频电路、驱动电路和斩波电路;所述振荡电路、分频电路和驱动电路的电源输入端分别与稳压电路的第二输出端连接;所述斩波电路的电源输入端与保护电路的输出端连接,所述斩波电路的输出端与阻抗匹配电路连接;所述微控制器的第一输出端与分频电路连接。进一步,所述振荡电路包括振荡器、第一非门和第二非门,所述振荡器的两端分别接对地电容,振荡器的两端并联第一电阻,所述第一非门的输入与振荡器的一端连接,第一非门的输出端经第二电阻与振荡器的另一端连接,第一非门的输出端与第二非门的输入端连接,第二非门的输出端与分频电路的输入端连接。进一步,所述驱动电路包括依次串联的一级非门电路、二级非门电路和三级非门电路;所述一级非门电路包括一个非门,所述二级非门电路包括三个并联的非门,三个非门的输入端并联,三个非门的输出端并联;所述三级非门电路包括六个并联的非门,六个非门的输入端并联,六个非门的输出端并联;所述一级非门电路的输入端与分频电路的输出端连接,所述三级非门电路的输出端与斩波电路的输入端连接。进一步,所述斩波电路包括扼流线圈LI和场效应管M1,所述扼流线圈的一端与保护电路的输出端连接,所述扼流线圈的另一端分别与场效应管的漏极、阻抗匹配电路的输入端连接;所述场效应管的栅极与驱动电路的输出端连接,源极接地。进一步,所述阻抗匹配电路为类JT型匹配电路,包括线圈L2、第一电容Cl、第二电容C2和第三电容C3 ;所述线圈L2的一端分别与场效应管Ml的漏极、第一电容Cl的一端连接,第一电容Cl的另一端接地;所述线圈L2的另一端与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端分别与第三电容C3的一端、发射天线的输入端连接,所述第三电容C3的另一端接地。进一步,所述发射天线包括发射线圈L11、第十电容C10、第^^一电容Cll和第十二电容C12 ;所述发射线圈Lll与第十二电容C12并联,所述发射线圈Lll的一端与第十电容ClO连接,另一端与第十一电容Cl I连接,所述第十电容ClO的另一端接地,所述第十一电容Cll的另一端分别与第二电容C2、第三电容C3连接。进一步,所述发射线圈由两匝线圈和屏蔽体构成,发射线圈与屏蔽体印制在同一电路板上;所述屏蔽体为弧形结构,其设置于两匝线圈的下方,所述屏蔽体接地,进一步,所述稳压电路、保护电路分别通过电源连接器与电源连接;所述电源连接器为磁性连接器,能将直流电源与无线射频供电装置断开。由于采用了以上技术方案,本技术具有以下有益技术效果:本技术实现了人体内外间的信号与能量的同时传递;在本技术中,电路与天线为一体,有效地解决了批量生产所面临的发射天线一致性问题;特殊的功率放大电路与谐振电路,实现了射频电刺激波的高功率、高效率的发射;本技术适合用于植入电刺激器的无线持续供电与信号控制,同时也可用于体内电刺激器的充电,具有很好的安全性和实用性,能带来很好的实用价值、社会价值和经济价值。【附图说明】为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本技术作进一步的详细描述,其中:图1为植入电刺激器无线供电装置的示意图;图2为E类功率驱动器的电路图;图3为印制电路板结构示意图。【具体实施方式】以下将结合附图,对本技术的优选实施例进行详细的描述;应当理解,优选实施例仅为了说明本技术,而不是为了限制本技术的保护范围。如图1所示,一种微型植入电刺激无线射频供电装置,包括控制电路和发射天线,所述控制电路包括无线通讯电路、微控制器、E类振荡功率放大器和阻抗匹配电路,所述阻抗匹配电路与发射天线连接;所述无线通讯电路与微控制器通讯;所述稳压电路对电源进行电压变换,以供控制电路工作;所述稳压电路的第一输出端分别与无线通讯电路的电源端、微控制器电源端连接,稳压电路的第二输出端与E类振荡功率放大器的电源输入端连接;所述微控制器的第一输出端与E类振荡功率放大器连接,所述微控制器的第二输出端与保护电路的输入端连接;所述保护电路的电源输入端与电源连接,所述保护电路的输出端与E类振荡功率放大器连接;所述E类振荡功率放大器的输出端与阻抗匹配电路连接。微型植入电刺激无线射频供电装置的信号流程是,微控控制器解译无线通讯命令,并根据保护电路判定有无负载及外界金属干扰,产生电刺激控制信号,调制E类振荡功率放大器。E类振荡功率放大器将外接直流电源斩波成半正弦射频信号,阻抗匹配电路把半正弦射频信号滤波成正弦信号,发射天线通过谐振产生大电流射频信号,进而发射足够强度的射频电磁波。所述稳压电路、保护电路分别通过电源连接器与电源连接。所述电源连接器为磁性连接器,能将直流电源与无线射频供电装置断开,以减少意外力对系统的损坏。在本实施例中,电源连接器具有防反插功能,以图1为例,电源连接器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型植入电刺激无线射频供电装置,其特征在于:包括控制电路和发射天线,所述控制电路包括无线通讯电路、微控制器、E类振荡功率放大器、稳压电路和阻抗匹配电路,所述阻抗匹配电路与发射天线连接;所述无线通讯电路与微控制器通讯;所述稳压电路对电源进行电压变换,以供控制电路工作;所述稳压电路的第一输出端分别与无线通讯电路的电源端、微控制器电源端连接,稳压电路的第二输出端与E类振荡功率放大器的电源输入端连接;所述微控制器的第一输出端与E类振荡功率放大器连接,所述微控制器的第二输出端与保护电路的输入端连接;所述保护电路的电源输入端与电源连接,所述保护电路的输出端与E类振荡功率放大器连接;所述E类振荡功率放大器的输出端与阻抗匹配电路连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:李耀
申请(专利权)人:中国科学院重庆绿色智能技术研究院
类型:新型
国别省市:重庆;85

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