[發(fā)明專利]基于膠囊內(nèi)窺鏡無線充電應用的增強型磁諧振發(fā)射線圈

在審

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• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107181328A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張浩;姚鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州芯智瑞電子科技有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H01F38/14;H01F27/28;H01F5/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司32102
• 代理人: 陳棟智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種膠囊內(nèi)窺鏡，特別涉及一種膠囊內(nèi)窺鏡充電線圈。

背景技術(shù)

無線充電技術(shù)在生物醫(yī)療領(lǐng)域應用廣泛。在無痛腸胃檢測的膠囊內(nèi)窺鏡，無線充電技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)紐扣電池功率容量的局限性，能夠提供持續(xù)穩(wěn)定的直流電壓，在保證膠囊內(nèi)窺鏡在腸道內(nèi)復雜的環(huán)境中正常穩(wěn)定的工作具有重要作用，同時為有效的診斷提供保障。

在膠囊內(nèi)窺鏡無線充電應用中，發(fā)射線圈作為系統(tǒng)關(guān)鍵部分有效地將驅(qū)動電路產(chǎn)生的交變電場轉(zhuǎn)化成交變磁場，進而耦合到膠囊內(nèi)窺鏡三維接收線圈上，并且通過整流器和穩(wěn)壓器產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的直流功率輸出，提供膠囊內(nèi)窺鏡穩(wěn)定工作保障。通常基于膠囊內(nèi)窺鏡無線充電應用的發(fā)射線圈主要包括兩種形式：(1)螺線管線圈；(2)亥姆霍茲線圈。螺線管線圈如圖1所示，電路結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計和加工實現(xiàn)。但其主要缺點是驅(qū)動電路產(chǎn)生的電場通過螺線管線圈后的磁場在膠囊內(nèi)窺鏡工作區(qū)域空間分布不均勻，因此接收電路產(chǎn)生的直流功率隨著空間位置不同而產(chǎn)生輸出功率不穩(wěn)定特點，不能夠保證膠囊內(nèi)窺鏡的持續(xù)有效工作；不僅如此，這種輸出功率不穩(wěn)定性特點增加了在發(fā)射線圈下人體組織或者皮膚的受損害風險，尤其是隨著線圈中激勵電流的持續(xù)增加，人體組織或者皮膚的損害風險也在持續(xù)增加。基于螺線管產(chǎn)生的磁場強度空間分布不均勻的缺點，亥姆霍茲線圈通過導線將單一螺線管線圈分開如圖2所示，實現(xiàn)兩個線圈同時產(chǎn)生磁場并且在同一方向進行疊加，從而解決了螺線管線圈存在的問題，實現(xiàn)了膠囊內(nèi)窺鏡工作區(qū)域內(nèi)均勻的磁場強度，降低了人體組織或者皮膚受到傷害的風險。但是亥姆霍茲等效的兩個發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場存在一定的相位差，在磁場強度疊加的過程中，部分磁場能量損耗，對膠囊內(nèi)窺鏡無線充電系統(tǒng)的效率最大化有著很大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于膠囊內(nèi)窺鏡無線充電應用的增強型磁諧振發(fā)射線圈，提高膠囊內(nèi)窺鏡工作的諧振腔內(nèi)部磁場強度和磁場均勻性，降低了人體組織或者皮膚受到傷害的風險并且有效保證膠囊內(nèi)窺鏡長時間正常穩(wěn)定工作的可能性。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于膠囊內(nèi)窺鏡無線充電應用的增強型磁諧振發(fā)射線圈，包括連接在驅(qū)動電路輸入端的電源，所述驅(qū)動電路的輸出端連接有驅(qū)動線圈Lt₀，驅(qū)動電路與驅(qū)動線圈之間連接有驅(qū)動諧振電容Ct₀，其特征在于，所述驅(qū)動線圈Lt₀的上下兩側(cè)對稱設(shè)置有第一諧振電路和第二諧振電路，所述第一諧振電路包括第一諧振線圈Lt₁以及將第一諧振線圈Lt₁串聯(lián)成回路的第一諧振電容Ct₁，所述第二諧振電路包括第二諧振線圈Lt₂以及將第二諧振線圈Lt₂串聯(lián)成回路的第二諧振電容Ct₂。

作為本發(fā)明的進一步限定，所述第一諧振線圈Lt₁、第二諧振線圈Lt₂與驅(qū)動線圈Lt₂規(guī)格相同；所述第一諧振電容Ct₁、第二諧振電容Ct₂與驅(qū)動諧振電容Ct₂規(guī)格相同。

作為本發(fā)明的進一步限定，所述第一諧振線圈Lt₁、第二諧振線圈Lt₂與驅(qū)動線圈Lt₂之間平行布置。

作為本發(fā)明的進一步限定，所述第一諧振線圈Lt₁、第二諧振線圈Lt₂之間的距離D與驅(qū)動線圈Lt₂的半徑R滿足：D＝1.5R～2R。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明通過在發(fā)射電路的驅(qū)動線圈上下對稱位置引入兩個同驅(qū)動線圈相同規(guī)格的諧振線圈，從而束縛發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁感線，有效提高膠囊內(nèi)窺鏡工作的諧振腔內(nèi)部磁場強度和磁場均勻性，降低了人體組織或者皮膚受到傷害的風險并且有效保證膠囊內(nèi)窺鏡長時間正常穩(wěn)定工作的可能性；同時，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，電路易于設(shè)計和加工實現(xiàn)。本發(fā)明可用于膠囊內(nèi)窺鏡中。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中螺線管線圈形式的發(fā)射線圈電路原理示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中亥姆霍茲線圈形式的發(fā)射線圈電路原理示意圖。

圖3為本發(fā)明電路原理示意圖。

圖4為本發(fā)明電路等效示意圖。

圖5為本發(fā)明的時域波形示意圖。

圖6為本發(fā)明中線圈等效結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明中D＝R時沿著X軸方向磁感應強度分布情況圖。