一种用于植入式器械的实时聚焦微波充电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于植入式器械的实时聚焦微波充电系统，涉及一种使用方向回溯阵列技术实现自动追踪接收装置并聚焦能量的毫米波能量传输系统。该无线充电装置用于植入式器械的电池充电中，譬如人造器官和植入式心脏起搏器，包括：毫米波发射部分和接收器两大部分，其中发射器部分包括由四个定位追踪天线和混频器相位共轭回路组成的定位接收器，用于追踪接收器位置并产生聚焦的波形；接收器部分包括由植入式接收天线和定位信号源组成的接收天线模块，用于接收器方向定位和聚焦能量波束的接收。本发明专利技术通过毫米波无线充电技术解决了小型植入式器械的充电难题，从而无需手术更换器械电池，大大降低了病人手术的风险和经济成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于植入式器械的实时聚焦微波充电系统


[0001]本专利技术涉及医疗电子器械
，更具体的，涉及一种用于植入式器械无线充电的实时聚焦毫米波能量传输系统。

技术介绍

[0002]全球依靠植入式医疗装置维持正常生活的人群比较庞大，而像心脏起搏器此类相对较大的植入式有源装置，大多采用一次性电池或者有线方式进行供电。针对这些方式面临电池电量耗尽就需要再次手术更换起搏器及有线皮肤感染等问题出现的弊端，本系统旨在设计一套透过人体组织进行能量传输时效率良好、体内外信息交互、小型化且满足人体组织辐射安全性要求的无线充电系统。

技术实现思路

[0003]为解决上述电池能量耗尽只能手术更换植入式器械的问题，本专利技术提供一种植入式器械的基于方向回溯毫米波能量聚焦的无线充电系统及其充电方法。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的具体技术方案如下：一种植入式器械的无线充电系统，包括毫米波发射部分、能量接收部分；所述毫米波发射部分设置于人体外部,所述能量接收部分设置于人体内部,并与植入式器械连接；所述毫米波发射部分通过所述发射天线阵列发射毫米波能量的方式向所述能量接收部分提供电能；所述能量接收部分用于向植入式器械供电。
[0005]进一步，所述毫米波发射部分包括定位接收器106、混频器相位共轭回路、功率放大器104、发射天线阵列105；所述混频器相位共轭回路的一端与所述定位接收器106连接,所述混频器相位共轭回路的另一端与所述功率放大器104连接，所述功率放大器104另一端与所述发射天线阵列105连接。
[0006]进一步，所述混频器相位共轭回路包括混频器103，以及与混频器103连接的带通滤波器107、压控信号源102；
[0007]进一步，所述发射天线阵列105为圆极化矩形天线阵列，包括四个3*1子阵列组成的发射天线阵列，用于产生依次相位共轭的辐射能量载波以实现辐射能量实时聚焦聚的效果。
[0008]进一步，所述能量接收部分包括接收天线108、定位发射器112、整流器109、储能模块110、充放电管理模块111；所述接收天线108用于接受所述发射天线阵列105发射的毫米波能量，所述接收天线108连接整流器109，所述整流器109连接所述储能模块110，所述储能模块110连接所述充放电管理模块111，所述充放电管理模块111另一端连接所述定位发射器112。
[0009]进一步，所述储能模块110包括可充放电的锂电池；所述充放电管理模块111监测所述储能模块110的电量是否充满，若监测到电量低于设定值，向所述定位发射器112发送需要充电指令，所述定位发射器112在接受指令后发送定位信息；若所述充放电管理模块
111监测到电量充满立即停止向所述储能模块110充电，并向所述定位发射器112发出电量已满停止充电的指令，所述定位发射器112在得到电量充满指令的情况下停止发送定位信号；所述定位接收器106接收不到定位信息，所述毫米波发射部分停止充电。
[0010]进一步，所述定位发射器112将28GHz的定位信号传输至定位接收器106，所述带通滤波器107将过滤后的定位信号传输给所述混频器103，所述混频器103将滤波后的定位信号与所述压控毫米波振荡器102产生的56GHz本征信号混频得到相位共轭后的28GHz信号再通过所述功率放大器104放大用作能量传输的载波，所述供电电源101为所述压控信号源102与所述功率放大器104供电，所述发射天线阵列105将能量载波实时聚焦在所述接收天线108上。
[0011]本专利技术具有的有益效果：本专利技术采用毫米波能量供电设计，通过方向回溯阵列实时定位植入式器械的位置然后定向的通过发射天线阵列发射聚焦后的毫米波能量给能量接收部分，进而将毫米波能量转换成电流为储能模块的锂电池充电为植入式器械供电，从而无需手术更换器械,大大降低了病人手术的风险性和经济负担，且此系统具有的实时自动定位充电功能具有较高的灵活性。
附图说明
[0012]图1为本专利技术一种用于植入式器械无线充电的毫米波能量传输系统原理结构示意图；
[0013]图2是一种发射天线阵列结构示意图；
[0014]图3是一种能量接受器结构示意图；
[0015]其中：毫米波发射天线阵列
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105；定位接收器
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106；电路板
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113；天线承载板
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114；支架
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115；
[0016]接收天线
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108；定位发射器
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112；电池
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116；电源管理电路板
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117；外壳
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118；植入式器械
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119；
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术的技术方案详细描述。
[0018]参考附图1所示，一种植入式器械的无线充电系统,包括:毫米波发射部分、能量接收部分；所述毫米波发射部分设置于人体外部,所述能量接收部分设置于人体内部,并与植入式器械连接；所述毫米波发射部分通过所述发射天线阵列发射毫米波能量的方式向所述能量接收部分提供电能；所述能量接收部分用于向植入式器械供电；
[0019]进一步的，所述毫米波发射部分包括:定位接收器、混频器相位共轭回路、功率放大器、发射天线阵列；所述混频器相位共轭回路的一端与所述定位接收器连接,所述混频器相位共轭回路的另一端与所述功率放大器连接，所述功率放大器另一端与所述发射天线阵列连接；
[0020]作为一种举例说明,所述混频器相位共轭回路包括:混频器103、滤波器107、压控毫米波信号源102；所述发射天线阵列包括：四个3*1子阵列组成的发射天线阵列105；
[0021]进一步的，所述接收部分的定位发射器112将28GHz的定位信号传输至定位接收器106，所述带通滤波器107将过滤后的定位信号传输给所述混频器103，所述混频器103将滤
波后的定位信号与所述压控毫米波振荡器102产生的56GHz本征信号混频得到相位共轭后的28GHz信号再通过所述功率放大器104放大用作能量传输的载波，所述供电电源101为所述压控信号源102与所述功率放大器104供电，所述发射天线阵列105将能量载波实时聚焦在所述接收天线108上
[0022]作为一种举例说明，所述发射天线阵列105为圆极化矩形天线阵列，，所述接收部分的定位发射器112将28GHz的定位信号传输至定位接收器106，所述带通滤波器107将过滤后的定位信号传输给所述混频器103；所述发射天线阵列105为4x3的天线阵列且由4个3x1的子阵列组成，用于产生依次相位共轭的辐射能量载波以实现辐射能量实时聚焦聚的效果。
[0023]进一步的，所述能量接收部分包括：接收天线108、整流器109、储能模块110、充放电管理模块111；所述接受天线模块包括：接收天线108、定位发射器112；所述接收天线108用于接受所述发射天线阵列105发射的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植入式器械的无线充电系统，其特征在于，包括毫米波发射部分、能量接收部分；所述毫米波发射部分设置于人体外部,所述能量接收部分设置于人体内部,并与植入式器械连接；所述毫米波发射部分通过所述发射天线阵列发射毫米波能量的方式向所述能量接收部分提供电能；所述能量接收部分用于向植入式器械供电。2.根据权利要求1所述的一种植入式器械的无线充电系统,其特征在于，所述毫米波发射部分包括定位接收器106、混频器相位共轭回路、功率放大器104、发射天线阵列105；所述混频器相位共轭回路的一端与所述定位接收器106连接,所述混频器相位共轭回路的另一端与所述功率放大器104连接，所述功率放大器104另一端与所述发射天线阵列105连接。3.根据权利要求2所述的一种植入式器械的无线充电系统,其特征在于，所述混频器相位共轭回路包括混频器103，以及与混频器103连接的带通滤波器107、压控信号源102。4.根据权利要求2所述的一种植入式器械的无线充电系统,其特征在于，所述发射天线阵列105为圆极化矩形天线阵列，包括四个3*1子阵列组成的发射天线阵列，用于产生依次相位共轭的辐射能量载波以实现辐射能量实时聚焦聚的效果。5.根据权利要求1所述的一种植入式器械的无线充电系统,其特征在于，所述能量接收部分包括接收天线108、定位发射器112、整流器109、储能模块110、充放电管理模块111；所述接收天线108用于接受所述发射天线阵列105发射的毫...

【专利技术属性】
技术研发人员：白雪，许立业，徐雷钧，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：