本发明专利技术公开了一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，该装置包括高频激励源（10）、发射单元（20）、接收单元（30）、能量转换单元（40）和可充电电池；通过发射单元（20）与接收单元（30）的谐振电路的磁耦合谐振，实现电能从发射侧到接收侧的无线传输。能量转换单元（40）对接收单元（30）的电能进行平滑处理，经由电池管理芯片，得到满足心脏起搏器可充电电池充电所需要的电能。其中，高频激励源（10）和发射单元（20）属于体外部件；接收单元（30）和能量转换单元（40）属于体内部件。该装置通过无线方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电，从而延长电池的使用寿命，提高植入式心脏起搏器的使用期限。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，该装置包括高频激励源（10）、发射单元（20）、接收单元（30）、能量转换单元（40）和可充电电池；通过发射单元（20）与接收单元（30）的谐振电路的磁耦合谐振，实现电能从发射侧到接收侧的无线传输。能量转换单元（40）对接收单元（30）的电能进行平滑处理，经由电池管理芯片，得到满足心脏起搏器可充电电池充电所需要的电能。其中，高频激励源（10）和发射单元（20）属于体外部件；接收单元（30）和能量转换单元（40）属于体内部件。该装置通过无线方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电，从而延长电池的使用寿命，提高植入式心脏起搏器的使用期限。【专利说明】一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置
本专利技术涉及一种用于植入式心脏起搏器的可充电电池的充电装置，更特别地说，是指一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置。
技术介绍
当患者心脏兴奋的自律性受到破坏或心肌细胞的功能出现障碍时，会导致供血功能失调，甚至危及生命；这时患者就需要安装心脏起博器。心脏起博器就是利用一定大小的脉冲电流来刺激心脏，使心脏按一定频率收缩和舒张，达到心脏起博的目的。现有的心脏起博器包括脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池，脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池通过绝缘导线依次相连接。这种心脏起博器能够识别患者自身心跳的能力，当患者没有心跳时，心脏起膊器发出有规律的电脉冲，使心脏保持跳动。在申请号CN201020133126.3，申请日2010年3月17日，技术名称为一种心脏起博器，该文献中公开了一种包括有脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池组成的心脏起博器，脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池通过绝缘导线依次相连接。在申请号CN200610042605.2，申请日2006年3月31日，专利技术名称为一种植入式心脏起搏器遥测装置及双向数据传输方法。该文献中公开了:以心脏起搏器为代表的有源植入式医疗装置己经有几十年的应用历史。现代的植入式心脏起搏器治疗系统一般由两部分构成:一部分是植入体内的微电子测控装置，包括相应的导管电极和传感器构成心电的闭环控制系统，通常称为脉冲发生器；另一部分是置于体外的用射频通信方式对体内脉冲发生器进行程控和接收遥测数据的装置，通常称为体外程控仪。植入体内的脉冲发生器连同供电电池一起密封在一个金属壳内，一般要求工作寿命为5?10年。由于体积、重量和供电电池容量的限制，因而对脉冲发生器的正常工作电流及与体外程控仪通讯时的峰值电流都有较苛刻的限制。随着微电子技术的发展，现代起搏器的测量和诊断功能越来越强大，相应地，从植入的起搏器向体外程控仪发送的数据量也越来越大。由于密封金属钦壳对射频的吸收作用，起搏器和体外程控仪通信时的信号衰减很大，因此起搏器向体外程控仪发送数据时的工作电流就比正常工作时大得多。例如，在使用起搏器的腔内心电图测量功能时，起搏器在实时采集腔内心电图数据的同时，要同步地向体外程控仪发送采集的数据，这时起搏器的工作电流会从正常起搏时的10?20微安变为I?2毫安。如果靠内部电池供电，经常使用这类遥测功能会显著缩短起搏器的工作寿命。目前，人工心脏起搏器广泛采用一次性锂碘电池供电，一旦电池电量不足就必须通过外科手术更换，增加了患者手术的痛苦和风险。
技术实现思路
为了实现长寿命的使用植入式心脏起搏器，本专利技术采用磁耦合谐振无线电能传输技术，研制了一种适用于植入式心脏起搏器的无线充电装置。该装置通过发射单元与接收单元的谐振电路的磁耦合谐振，实现发射侧到接收侧电能的无线传输。该装置通过磁耦合谐振无线电能传输方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电，从而延长电池的使用寿命。本专利技术的一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，该装置包括有高频激励源(10)、发射单元(20)、接收单元(30)、能量转换单元(40)和可充电电池；其中，高频激励源(10)和发射单元(20)属于体外部件；接收单元(30)和能量转换单元(40)属于体内部件；发射单元(20)与接收单元(30)采用磁耦合谐振无线电能传输方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电；高频激励源(10)用于将输入的工频交流电经变压、整流滤波、逆变后输出双极性方波电压信号，该方波电压信号能够实现对发射单元(20)的电压的稳定供给；发射单元(20 )将接收到的双极性方波电压信号用于产生交变磁场，并耦合到接收单元(30)的接收线圈上；接收单元(30)用于感应发射单元(20)的交变磁场，并在接收线圈中感应后输出高频电压信号；能量转换单元(40 )用于连接接收单元(30 )和植入式心脏起搏器的可充电电池两部分，对接收单元(30)输出的高频电压信号进行平滑处理，从而转换成稳定的直流电，经由电池管理芯片，对心脏起搏器可充电电池进行充电。本专利技术植入式心脏起搏器磁耦合谐振无线充电装置的优点在于:①本专利技术采用的无线传输技术是磁耦合谐振无线电能传输技术。磁耦合谐振无线电能传输技术能够满足植入式心脏起搏器可充电电池的充电功率要求，传输效率高且电磁辐射小。②发射线圈采用平面内的螺旋方式布局，缩小装置体积，且电磁辐射小；接收线圈采用覆铜技术，在PCB基板上制作出螺旋线圈，体积利于人体植入且线圈自感稳定性好。③高频激励源采用占空比为0.74的双极性波，基波有效成分高达96.05%。双极性方波没有直流成份，开关损耗较小，可直接利用电力电子开关器件实现。④能量转换单元连接了接收单元和植入式心脏起搏器的可充电电池两部分，对接收单元的高频交流电进行平滑处理，转换成稳定的直流电，经由电池管理芯片，得到满足心脏起搏器电池充电所需要的电压。接收侧的经整流、滤波等对适用于心脏起搏器的可充电电池进行充电。⑤本专利技术中所述的磁耦合谐振无线充电装置，将无线电能传输技术应用于植入式人工心脏起搏器，能够在其电池电量不足时，及时通过无线方式进行充电，从而延长电池的使用寿命，免除患者手术更换一次性心脏起搏器的痛苦和风险。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术磁耦合谐振无线充电装置的结构框图。图2是本专利技术高频激励源的结构框图。图2A是本专利技术高频激励源的电路原理图。图3是本专利技术发射单元的外部结构图。图3A是本专利技术发射单元的分解结构图。图3B是本专利技术发射单元的并联谐振电路原理示意图。图3C是本专利技术发射单元的串联谐振电路原理示意图。图4是本专利技术接收单元的外部结构图。图4A是本专利技术接收单元的并联谐振电路原理示意图图4B是本专利技术接收单元的串联谐振电路原理示意图图5是本专利技术能量转换单元的结构框图。图5A是本专利技术充电稳压电路原理图。图5B是本专利技术充电管理电路原理图。【具体实施方式】下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。参见图1所示，本专利技术的一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，该装置包括有高频激励源10、发射单元20、接收单元30、能量转换单元40和可充电电池；其中，高频激励源10和发射单元20属于体外部件；接收单元30和能量转换单元40属于体内部件；发射单元20与接收单元30采用磁耦合谐振无线电能传输方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电。高频激励源10用于将输入的工频交流电220V经变压、整流滤波、逆本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，其特征在于：该装置包括有高频激励源（10）、发射单元（20）、接收单元（30）、能量转换单元（40）和可充电电池；其中，高频激励源（10）和发射单元（20）属于体外部件；接收单元（30）和能量转换单元（40）属于体内部件；高频激励源（10）用于将输入的工频交流电经变压、整流滤波、逆变后输出双极性方波电压信号；发射单元（20）将接收到的双极性方波电压信号用于产生交变磁场，并耦合到接收单元（30）的接收线圈上；接收单元（30）用于感应发射单元（20）的交变磁场，并在接收线圈中感应后出高频电压信号；能量转换单元（40）用于连接接收单元（30）和植入式心脏起搏器的可充电电池两部分，对接收单元（30）输出的高频电电压信号进行平滑处理，转换成稳定的直流电，经由电池管理芯片后，对心脏起搏器可充电电池进行充电。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖春燕，刘芳，王艳，陈钰君，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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