[發(fā)明專利]一種內(nèi)窺鏡膠囊供電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210052071.7
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN103296780A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉若鵬;欒琳;郭潔;李春來
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及無線能量傳輸領(lǐng)域，具體地涉及一種基于磁共振原理的內(nèi)窺鏡膠囊供電系統(tǒng)。?

【背景技術(shù)】

內(nèi)窺鏡膠囊一般包括集成在膠囊內(nèi)部的發(fā)光二極管、CCD攝像頭、無線發(fā)射模塊等裝置，患者吞服內(nèi)窺鏡膠囊后，CCD攝像頭會拍攝到人體消化道的圖像數(shù)據(jù)，并通過無線發(fā)射模塊將其傳輸?shù)襟w外，醫(yī)生通過分析接收到的圖像數(shù)據(jù)來達(dá)到診斷病變的目的。相對于傳統(tǒng)插入式內(nèi)窺鏡給病人帶來痛苦且無法進(jìn)行小腸檢查的缺點(diǎn)，無線膠囊式內(nèi)窺鏡可以實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)、全消化道檢測，是內(nèi)窺鏡技術(shù)的發(fā)展方向。目前臨床應(yīng)用的膠囊內(nèi)窺鏡，均采用紐扣電池供電，由于電池容量有限，圖像質(zhì)量和幀率均不理想，且只能工作5-8小時。此外，這種內(nèi)窺鏡膠囊的移動是被動地由腸胃蠕動實(shí)現(xiàn)，不能受醫(yī)生控制，導(dǎo)致漏檢率高，不能提供活檢。要使膠囊內(nèi)窺鏡由被動運(yùn)動變?yōu)橹鲃舆\(yùn)動，勢必要為其增加驅(qū)動裝置，而這將需要更多的能量。因此，能量供給已經(jīng)成為制約膠囊內(nèi)窺技術(shù)發(fā)展的瓶頸。?

目前，為內(nèi)窺鏡膠囊供電的技術(shù)主要有電池和感應(yīng)式充電兩種方式。其中電池本身占有體積和重量，且供電能力有限，目前處于被較先進(jìn)的能進(jìn)行無線能量傳輸?shù)膬?nèi)窺鏡膠囊逐步淘汰的地步。感應(yīng)式充電的內(nèi)窺鏡膠囊通過接收來自體外線圈所發(fā)出的電磁感應(yīng)電作為動力，該電磁感應(yīng)電來源為患者穿戴的背心上設(shè)置一個發(fā)射線圈，能持續(xù)不斷地提供電力供應(yīng)，可以維持內(nèi)窺鏡膠囊正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的電力。但是電磁感應(yīng)的傳輸效率極低，尤其在接受線圈和發(fā)射線圈之間大于1厘米距離以上時，而內(nèi)窺鏡膠囊和體外的線圈距離通常在5-15cm，并且由于內(nèi)窺鏡膠囊尺寸的限制，接受線圈必須小于1cm×1cm的尺寸，耦合效率更低。這樣，長時間的持續(xù)供電給醫(yī)患帶來極?大不便。?

另一方面，電磁感應(yīng)傳輸要求接收和發(fā)射線圈平行且對準(zhǔn)才有效，線圈微小偏離都嚴(yán)重影響傳輸效率，所以電磁感應(yīng)式供電內(nèi)窺鏡膠囊的接受線圈多采用三維線圈，即接受線圈為三個相互垂直的線圈，這就增加了內(nèi)窺鏡膠囊的體積，體積和重量的增加給內(nèi)窺鏡膠囊的應(yīng)用帶來不利。?

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有內(nèi)窺鏡膠囊供電不便，效率較低的缺點(diǎn)，提供一種基于共振原理的應(yīng)用于內(nèi)窺鏡膠囊的無線供電系統(tǒng)。?

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，一種內(nèi)窺鏡膠囊供電系統(tǒng)，包括設(shè)置在內(nèi)窺鏡膠囊內(nèi)的能量接收模塊，以及設(shè)置在內(nèi)窺鏡膠囊外部的能量發(fā)射模塊，所述能量發(fā)射模塊內(nèi)設(shè)置有共振發(fā)射線圈，所述能量接收模塊內(nèi)設(shè)置有共振接收線圈，所述共振發(fā)射線圈與所述共振接收線圈之間設(shè)置有超材料，所述共振發(fā)射線圈與所述共振接收線圈具有相同的固有頻率，所述超材料具有負(fù)磁導(dǎo)率，所述超材料在負(fù)磁導(dǎo)率條件下的頻率與所述固有頻率相等，所述能量發(fā)射模塊提供一頻率等于所述固有頻率的時變磁場信號，所述共振發(fā)射線圈與所述共振接收線圈之間通過磁共振場倏逝線的耦合進(jìn)行能量傳遞，所述能量接收模塊與所述共振接收線圈之間通過共振感應(yīng)的方式耦合。?

作為具體實(shí)施方式，所述超材料設(shè)置在所述能量發(fā)射模塊內(nèi)，所述超材料與所述共振發(fā)射線圈相對設(shè)置。?

作為具體實(shí)施方式，所述超材料設(shè)置在所述能量接收模塊內(nèi)，所述超材料與所述共振接收線圈相對設(shè)置。?

作為具體實(shí)施方式，所述能量發(fā)射模塊和所述能量接收模塊內(nèi)均設(shè)置有超材料。?

更好地，所述共振發(fā)射線圈和所述共振接收線圈均為平面螺繞線圈。?

具體地，所述能量發(fā)射模塊包括信號產(chǎn)生電路、功率放大電路以及由發(fā)射線圈和第一電容組成的第一LC諧振電路，所述信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生一頻率等于所述固有頻率的時變電流，所述功率放大電路將所述時變電流進(jìn)行功率?放大并連接所述第一LC諧振電路，所述發(fā)射線圈與所述共振發(fā)射線圈相對設(shè)置。?

更好地，所述發(fā)射線圈為單匝環(huán)形線圈，所述發(fā)射線圈的外徑等于所述共振發(fā)射線圈的外徑。?

更好地，所述共振發(fā)射線圈并聯(lián)有第一可調(diào)電容。?

具體地，所述能量接收模塊包括由接收線圈和第二電容組成的第二LC諧振電路、整流電路以及穩(wěn)壓電路，所述接收線圈與所述共振接收線圈相對設(shè)置，所述第二LC諧振電路與所述共振接收線圈通過共振感應(yīng)的方式耦合，所述第二LC諧振電路依次連接所述整流電路和穩(wěn)壓電路以對所述內(nèi)窺鏡微膠囊進(jìn)行供電。?

更好地，所述接收線圈為單匝環(huán)形線圈，所述接收線圈的外徑等于所述共振接收線圈的外徑。?

更好地，所述共振接收線圈并聯(lián)有第二可調(diào)電容。?

更好地，所述平面螺繞線圈的外徑為0.5-2厘米。?

更好地，所述平面螺繞線圈為阿基米德螺繞線圈。?