[發明專利]一種用于人體植入設備無線充電的感應-超聲波混合鏈路

在審

• 申請號: 201910326139.8
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN109980792A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 王軍華;代中余;朱仁勛;周海闊;黃虹;曲皓玥
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02J50/00
• 分類號: H02J50/00;H02J50/10;H02J5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

本發明涉及無線電能傳輸技術，具體涉及一種用于人體植入設備無線充電的感應?超聲波混合鏈路，包括電源模塊、混合鏈路、供電匹配模塊以及人體植入設備；電源模塊與混合鏈路連接，混合鏈路依次連接供電匹配模塊和人體植入設備。該混合鏈路不僅解決了超聲波在某些介質中迅速衰減的問題，也解決了感應鏈路用于人體植入設備無線傳能存在的裝置尺寸、安全以及傳輸效率等問題。用感應鏈路提高了大聲損耗介質中的能量傳輸效率，用超聲波鏈路提高能量傳輸安全性。采用超聲波換能器為毫米級人體植入設備直接供電使設備具有更小的尺寸，具有降低感染風險并延長人體植入設備的使用壽命等優勢。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，尤其涉及一種用于人體植入設備無線充電的感應-超聲波混合鏈路。

背景技術

近些年，毫米級以下尺寸的人體植入式設備一直備受關注，因為小型化可以顯著降低感染風險并延長植入設備的使用壽命。然而，對這種微小植入設備的無線電能傳輸成為了一大難題。在過去的幾十年中，電磁感應鏈路一直是對人體植入設備無線供電的主要方法，但是這種方法存在傳輸效率低，具有安全隱患等弊端。超聲波換能器被視作上述問題的一種解決方案，但超聲波在空氣和骨等大聲損耗介質中的快速衰減又成為新的難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高人體植入設備無線充電傳輸效率和安全性能的混合鏈路。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種用于人體植入設備無線充電的感應-超聲波混合鏈路，包括電源模塊、混合鏈路、供電匹配模塊以及人體植入設備；電源模塊與混合鏈路連接，混合鏈路依次連接供電匹配模塊和人體植入設備。

上述的用于人體植入設備無線充電的感應-超聲波混合鏈路中，電源模塊包括依次連接的整流電路、逆變電路和功率放大器，用于將220V50Hz交流電轉變為頻率為MHz級的高頻交流電并調至特定值。

上述的用于人體植入設備無線充電的感應-超聲波混合鏈路中，混合鏈路包括感應鏈路和超聲波鏈路；感應鏈路包括感應鏈路發射端和感應鏈路接收端；超聲波鏈路包括超聲波換能器發射端和超聲波換能器接收端；感應鏈路發射端位于人體外部與電源模塊連接，將高頻交流電轉換為電磁能量，并傳輸給位于人體內部的感應鏈路接收端，感應鏈路接收端與超聲波換能器發射端連接，超聲波換能器發射端將接收到的電磁能量轉換為超聲波，發送給位于人體內部的超聲波換能器接收端，超聲波換能器接收端與供電匹配模塊連接。

上述的用于人體植入設備無線充電的感應-超聲波混合鏈路中，供電匹配電路包括整流電路和調壓電路，用于將超聲波換能器接收端接收并轉換而成的高頻交流電轉換為人體植入設備充電所需的穩定直流電。

本發明的有益效果：針對目前為人體植入設備無線充電時存在的傳輸效率和安全性問題，本發明用感應鏈路提高了大聲損耗介質中的能量傳輸效率，用超聲波鏈路提高能量傳輸安全性。采用超聲波換能器為毫米級人體植入設備直接供電使設備具有更小的尺寸，具有降低感染風險并延長人體植入設備的使用壽命等優勢。

附圖說明

圖1為本發明一個實施例用于人體植入設備無線充電的感應-超聲波混合鏈路的結構示意圖；

圖2為本發明一個實施例電源模塊結構示意圖；

圖3為本發明一個實施例感應鏈路結構示意圖；

圖4為本發明一個實施例超聲波鏈路結構示意圖；

圖5為本發明一個實施例供電匹配模塊結構示意圖；

其中，1-電源模塊，1-1-整流電路，1-2-逆變電路，1-3-功率放大器；

2-感應-超聲波混合鏈路，2-1-感應鏈路，2-1-1-感應鏈路發射端，2-1-2-感應鏈路接收端，2-2-超聲波鏈路，2-2-1-超聲波換能器發射端，2-2-2-超聲波換能器接收端；