[發明專利]基于數字線圈對陣列的人工心臟信號能量傳遞方法及傳遞紙

有效

• 申請號: 201210002749.0
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102553006A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 阮曉東;傅陽;胡亮;傅新
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61M1/12
• 分類號: A61M1/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種人工心臟信號能量傳遞方法，尤其是涉及一種基于數字線圈對陣列的人工心臟信號能量傳遞方法和傳遞紙。

背景技術

作為人類健康的第一殺手，心血管疾病每年會奪去數千萬人的生命，占全球死亡病因的三分之一。在中國大約有1000萬心臟衰竭患者，每年有200萬以上患者因終末期心衰而死亡，心臟移植是治療終末期心衰的唯一有效辦法，但是每年只有數十例患者有機會接受活體心臟的移植。人工心臟作為活體心臟的替代體，其預期產業規模超過1000億美元。能量傳遞系統是連接植入的人工心臟動作和外能源供給的橋梁，信息是人機有效交流的一種途徑，傳統的人工心臟使用經皮電纜進行能量的傳輸，用導線或者導管穿過人體，這不僅增加了創口感染的風險，也在很大程度上限制了患者的生活質量。美國馬里蘭的國立心肺血液研究所提出，人工心臟應該是能夠全部植入體內的，沒有任何的導線或導管穿透人體體膚。因此，能量和信息無線傳遞的是一個很好的功能方式。

無線供電思想最早由尼古拉·特斯拉在1890年時候提出，并設計出了的方案，嘗試利用地面與大氣電離層之間的電磁波來進行遠距離的電能傳輸。麻省理工學院的學者2007年時在科學雜志上提出了利用磁耦合共振實現能量的無線傳輸，這種方式能實現無輻射的。

人工心臟上的無線能量傳輸最早由美國密蘇里大學的Schuder等人提出，其原理是基于初級線圈和次級線圈的電磁耦合，次級線圈布置在人體的皮下組織，經常是在前胸壁的上部，初級線圈正對次級線圈固定于人體皮膚外表面。外部電路將直流電源轉化成為所需的高頻交流電源，為初級線圈供能；內部電路將次級線圈接收并轉化的高頻交流電整流成直流電為人工心臟供能。日本學者Mamoru?Takahashi提出將所需要傳遞的信息高頻的加載在能量波上，利用幅值調制方式，通過同一對線圈達到能量信息的同路傳輸；然而，幅值調制的方式通過傳遞能量的幅值變化，必然會影響能量傳遞的效率；日本學者Nozomi?Tamura提出將傳遞信息和能量分開傳遞，通過使傳遞信息和能量的線圈中心線垂直放置，達到傳遞的磁場互不干擾，此方法由于線圈不在一個平面，必然引起植入體積龐大，影響植入；德國宇航中心提出能量和信息分模塊傳遞的方法，利用磁耦合技術單獨傳遞能量，通過增加無線射頻模塊來實現信息的傳遞，該方法信號和能量互不干擾，但增加了個射頻模塊勢必會增加了植入裝置的體積。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于數字線圈對陣列的人工心臟信號能量傳遞方法和傳遞紙，不影響能量傳遞效率，不增加植入裝置體積的基礎下，高速、有效的傳遞信息。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一、一種基于數字線圈對陣列的人工心臟信號能量傳遞方法：

該方法的步驟如下：電源模塊、驅動電路及信號控制模塊組成供能模塊，為發射紙提供電能，發射紙和接收紙上按矩陣式陣列有n*m對數字線圈對，發射紙上數字線圈對將電能以電磁波形式發射出去，同時將信號0,1集成在能量上一起傳輸；接收紙上的數字線圈通過磁耦合共振接收到電磁能并將之轉化成電能，分為兩路，一路經合并單元將能量組合匯總后通過整流電路穩定的為人工心臟供電，另一路信號解調模塊解調得到所傳送的信號，實現人工心臟信號能量的無線同路傳輸。

所述的供能模塊的電源頻率與所述數字線圈固有頻率相同，安裝時發射紙和接收紙上相應配對的數字線圈中心線空間上相互重合，通過磁耦合共振，接收紙上的數字線圈僅能接收到發射紙上所相應配對線圈所傳遞的能量。