一种体内植入医疗设备无线充电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种体内植入式医疗设备无线充电系统，包括充电端和接收端；充电端，包括，控制装置(11)、信号产生装置(12)、频率偏移装置(13)、信号放大装置(14)、状态监测装置(16)、天线组件(15)以及反馈装置和/或通讯装置；接收端，植入人体内，包括接收线圈(21)和与接收线圈(21)连接的充电电池，接收线圈(21)能够接收到天线组件(15)的电磁波并产生电流为充电电池充电。本体内植入式医疗设备无线充电系统，可以快速实现充电端充电线圈与接收线圈的对准定位，大大提高充电效率。

A wireless charging system for implantable medical devices in vivo

The invention relates to a wireless charging system for implantable medical devices, including the charging terminal and receiving terminal; a charging terminal, including control device (11), the signal generating device (12), frequency offset device (13), a signal amplification device (14), state monitoring device (16), the antenna assembly (15) and the feedback device and / or communication device; the receiver implanted in the human body, including the receiving coil and receiving coil (21) and (21) the rechargeable battery is connected, the receiving coil (21) capable of receiving antenna assembly (15) of the electromagnetic wave and generate electric current for charging rechargeable batteries. The implantable medical equipment wireless charging system can quickly realize the alignment and positioning of the charging coil and the receiving coil, and greatly improve the charging efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种体内植入医疗设备无线充电系统
本专利技术涉及一种体内植入医疗设备无线充电系统，属于医疗器械

技术介绍
植入式医疗器械种类多样、应用范围广泛，目前市场上已有的植入式医疗产品多采用高能量密度的锂原电池进行供电，寿命大多较短。近年来，随着医疗技术的发展，植入式医疗产品的功能变的更加复杂，耗电量也随着增加，常规的锂原电池的寿命已经无法满足现在的应用需求，因此，开发寿命更长的可充电的植入式医疗器械产品已经成为未来发展的主流趋势。由于植入式医疗产品需要长期植入患者体内，需要使用生物相容性较好的金属钛壳密封，并且和体外的充电装置间有皮肤等组织隔离，因此需要通过无线方式对体内植入式医疗设备进行能量传输。目前主流的近距离无线充电技术一般采用电磁感应原理，这种充电方法需要发送和接收线圈之间存在很好的磁耦合才能有效的提高充电效率。然而当医疗设备植入体内后，患者很难对植入体内的医疗设备准确定位，存在由于体内外装置对不准确或者长时间对位引起体内植入式医疗器械发热增加的问题。针对对位问题，目前已有的比较常规的对位方案主要有：在充电间隙，周期性的进行体内外设备的信息交互，通过分析体内外设备的能量传输效率来判断对位是否准确，这种方案可以找到最佳的充电位置，但是对位调节速度受体内、外装置无线通信周期限制，存在调节响应速度慢的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为解决现有技术的定位时相应速度慢的问题的技术问题，从而提供一种定位速度快、充电效率高的体内植入式医疗设备无线充电系统。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种体内植入式医疗设备无线充电系统，包括充电端和接收端；充电端，包括，控制装置、信号产生装置、频率偏移装置、信号放大装置、状态监测装置、天线组件以及反馈装置和/或通讯装置；信号产生装置，用于发出一组极性相反、固定相位差的方波信号；频率偏移装置，用于对将信号产生装置发出的方波信号进行频率偏移，偏移后的频率为(70％-99％)f0或者(101％-130％)f0，其中L为充电线圈的电感，单位为H，C为匹配电容的电容值，单位为F，fo为谐振频率值，单位为Hz；信号放大装置，用于将偏移后的方波信号进行放大；天线组件，包括充电线圈、匹配电容和磁芯，用于接收信号产生装置产生的或者经信号放大装置放大后的方波信号，并发出电磁波，充电线圈与匹配电容形成LC震荡；状态检测装置，用于检测信号放大装置的发送电流或功率；控制装置，接收状态检测装置检测到的信号放大装置的功率值或者发送电流值，并根据功率值与距离—功率值曲线或者发射电流—功率值曲线换算得到充电线圈与接收线圈之间的距离；反馈装置，用于向使用者反应充电线圈与接收线圈之间的距离值；通讯装置，用于将充电线圈与接收线圈之间的距离值发送到智能设备上，通过智能设备向使用者反应充电线圈与接收线圈之间的距离值；接收端，植入人体内，包括接收线圈和与接收线圈连接的充电电池，接收线圈能够接收到天线组件的电磁波并产生电流为充电电池充电。优选地，本专利技术的体内植入式医疗设备无线充电系统，频率偏移装置，对将信号产生装置发出的方波信号进行频率偏移，偏移后的频率为f0。优选地，本专利技术的体内植入式医疗设备无线充电系统，状态检测装置为电量检测芯片，用于检测信号放大装置的电流值。优选地，本专利技术的体内植入式医疗设备无线充电系统，所述反馈装置为显示屏，显示屏显示控制装置11换算得到的距离或者以图形方式表示出距离的大小。优选地，本专利技术的体内植入式医疗设备无线充电系统，所述磁芯包括中间的中间凸出部和位于边缘的边缘凸出部，中间凸出部与边缘凸出部之间为容纳充电线圈容纳槽。优选地，本专利技术的体内植入式医疗设备无线充电系统，所述磁芯为铁氧体磁芯。优选地，本专利技术的体内植入式医疗设备无线充电系统，所述中间凸出部与边缘凸出部在厚度方向上平齐。优选地，本专利技术的体内植入式医疗设备无线充电系统，所述方波信号由至少两对极性相反的单一方波组成，每对单一方波之间具有固定相位差。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的体内植入式医疗设备无线充电系统，通过发射不同于基准频率值f0的方波信号，可以测得斜率不为0的距离—功率值曲线，从而使可以通过信号放大装置的功率值换算得到距离从而进行定位得以实现。而且，在定位过程中仅需测量充电端的功率，不需要与体内植入设备进行通讯，因此响应速度快。2.频率上浮时定位过程中耗电少，还可以省电。因此，最优选择为上偏5％-10％((105％-110％)f0)。在此范围内不仅可以在定位过程中节约用电，还能得到更加灵敏的定位结果。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是体内植入式医疗设备无线充电系统；图2是充电线圈与匹配电容的一种设置方式；图3是充电线圈与匹配电容另一种设置方式；图4是信号放大装置的一种设置方式；图5是信号放大装置的另一种设置方式；图6a是电芯的第一种具体结构的实施方式；图6b是图6a沿A-A方向的剖视图；图7a是电芯的第二种具体结构的实施方式；图7b是图7a沿A-A方向的剖视图；图8a是电芯的第三种具体结构的实施方式；图8b是图8a沿A-A方向的剖视图；图9是方波信号的波形图。附图标记为：11-控制装置；12-信号产生装置；13-频率偏移装置；14-信号放大装置；15-天线组件；16-状态监测装置；17-第一通信模块；21-接收线圈；22-充电电池；23-第二通信模块；31-充电线圈；32-电芯；321-中间凸出部；322-边缘凸出部。具体实施方式实施例1本实施例提供一种体内植入式医疗设备无线充电系统，包括充电端和接收端；充电端，包括，控制装置11、信号产生装置12、频率偏移装置13、信号放大装置14、状态监测装置16、天线组件15以及反馈装置和/或通讯装置(反馈装置与通讯装置二选一或者都设置)，信号产生装置12，用于发出一组极性相反、固定相位差的方波信号，由至少两对极性相反单一方波组成，每对单一方波之间具有固定相位差，如图9所示为两对共4个单一方波；频率偏移装置13，用于对将信号产生装置12发出的方波信号进行频率偏移，优选为向上偏移，偏移后的频率为(70％-99％)f0或者(101％-130％)f0，其中L为充电线圈31的电感，单位为H，C为匹配电容的电容值，单位为F，fo为谐振频率值，单位为Hz，如图4或5所示，充电线圈31与匹配电容，为全桥驱动方式或者半桥驱动方式；信号放大装置14，用于接收信号产生装置产生的或者经信号放大装置放大后的方波信号；天线组件15，包括充电线圈31、匹配电容和磁芯，用于接收信号产生装置12产生的或者放大后的方波信号，并发出电磁波，充电线圈31与匹配电容形成LC震荡，充电线圈31与匹配电容可串联(图2)或者并联(图3)设置，磁芯优选为铁氧体磁芯，磁芯结构为具有中间的中间凸出部321和位于边缘的边缘凸出部322，中间凸出部321与边缘凸出部322之间为容纳充电线圈31容纳槽，如图6a和6b(中间凸出部321与边缘凸出部322在厚度方向上平齐)、图7a和7b(中间凸出部321高于边缘凸出部322)、图8a和8b(无边缘凸出部322)，分别为三种具体的实施方式，磁芯的正面投影可以为圆形或是多边形，中间凸出部321优选与充电线圈31平齐；状态检测装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种体内植入式医疗设备无线充电系统，包括充电端和接收端；充电端，包括，控制装置(11)、信号产生装置(12)、频率偏移装置(13)、信号放大装置(14)、状态监测装置(16)、天线组件(15)以及反馈装置和/或通讯装置；信号产生装置(12)，用于发出一组极性相反、固定相位差的方波信号；频率偏移装置(13)，用于对将信号产生装置(12)发出的方波信号进行频率偏移，偏移后的频率为(70％‑99％)f0或者(101％‑130％)f0，其中

【技术特征摘要】
1.一种体内植入式医疗设备无线充电系统，包括充电端和接收端；充电端，包括，控制装置(11)、信号产生装置(12)、频率偏移装置(13)、信号放大装置(14)、状态监测装置(16)、天线组件(15)以及反馈装置和/或通讯装置；信号产生装置(12)，用于发出一组极性相反、固定相位差的方波信号；频率偏移装置(13)，用于对将信号产生装置(12)发出的方波信号进行频率偏移，偏移后的频率为(70％-99％)f0或者(101％-130％)f0，其中L为充电线圈(31)的电感，单位为H，C为匹配电容的电容值，单位为F，fo为谐振频率值，单位为Hz；信号放大装置(14)，用于将偏移后的方波信号进行放大；天线组件(15)，包括充电线圈(31)、匹配电容和磁芯，用于接收信号产生装置(12)产生的或者经信号放大装置(14)放大后的方波信号，并发出电磁波，充电线圈(31)与匹配电容形成LC震荡；状态检测装置(16)，用于检测信号放大装置(14)的发送电流或功率；控制装置(11)，接收状态检测装置(16)检测到的信号放大装置(14)的功率值或者发送电流值，并根据功率值与距离—功率值曲线或者发射电流—功率值曲线换算得到充电线圈(31)与接收线圈(21)之间的距离；反馈装置，用于向使用者反应充电线圈(31)与接收线圈(21)之间的距离值；通讯装置，用于将充电线圈(31)与接收线圈(21)之间的距离值发送到智能设备上，通过智能设备向使用者反应充电线圈(31)与接收线圈(21)之间的距离值；接收端，植入人体内，包括接收线圈(21)和与接收线圈(21)连接的充电电池，接收线圈(21)能...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文文，张新国，庄国志，
申请(专利权)人：常州瑞神安医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32