[實用新型]一種用于植入式心臟起搏器的無線充電與體溫監測系統

有效

• 申請號: 201920687246.9
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN209627039U
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 宋冬萍;王莉莉;崔秋麗;薛迎春;徐月蘭;仲蓁蓁
• 申請（專利權）人: 蘇州工業職業技術學院
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J50/12;H02J5/00;A61N1/362;A61N1/378;H04B5/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 黃超宇;胡晶

本實用新型公開了一種用于植入式心臟起搏器的無線充電與體溫監測系統，通過磁耦合諧振無線電能傳輸技術，實現對植入式心臟起搏器的無線充電。本實用新型采用兩個線圈耦合的方式進行能量傳輸，其中發射線圈采用圓角矩形線圈結構置于體外，線圈采用銅絞線繞制而成并帶有鐵氧體條；體內的線圈采用柔性印刷電路板實現；發射線圈部分阻抗匹配采用LCC補償拓撲，包括一個電感和兩個電容，接收線圈僅串聯一個電容，實現諧振頻率相同；起搏器內包含SAW聲表面波溫度檢測模塊，通過無線傳輸方式將溫度信息傳至體外。本實用新型的接收線圈固定于心臟起搏器外殼，厚度薄，使用電子元件少，占用空間小，在充電期間能實時查看溫度確保安全，適用于植入式醫療電子設備。

技術領域

本實用新型涉及無線電能傳輸領域，特別涉及一種用于植入式心臟起搏器的無線充電與體溫監測系統。

背景技術

植入式心臟起搏器在治療多種心臟疾病方面發揮著越來越重要的作用，并已被廣泛認為是心血管疾病患者的福音。然而，一次性電池的使用將植入式心臟起搏器的壽命限制在5-15年。當起搏器電量不足時，必須更換整個起搏器單元，而這會給患者帶來手術風險，包括排斥、感染、瘀傷等不良反應。

無線充電技術使得可以用可充電電池替代原電池，其能量由外部電源提供。對于生物醫學系統的應用，已經研究了多種能量轉移方法，例如光學，超聲和生物能源。其中，最成熟的技術是通過電磁感應進行無線供電。磁耦合諧振無線電能傳輸系統基于電磁感應原理，采用空心線圈，可以大大減小體積與質量，并且可以實現足夠的功率傳輸和高效率。

為了提高無線傳輸系統的效率，出現了不同的補償拓撲使得兩個線圈處在諧振狀態下。四種基本的拓撲結構是串-串、串-并、并-串和并-并。如果補償電容并聯到發射線圈，當系統上電時，電源的輸出電壓將直接加到電容上。如果補償電容器串聯到發射線圈，當系統處于穩定諧振或自諧振時，由于發送器阻抗較低，需要大電流電源。為了避免串聯或并聯補償中存在的問題并且為了實現無線傳輸系統的高效率，已經提出了更加優越的復合拓撲結構，比如LCL補償網絡、雙向LC補償網絡、雙LCC補償網絡等。

實用新型內容

為了解決植入式心臟起搏器能量傳輸效率不高，植入部分元件多體積大以及充電時安全性的問題，本實用新型提供了一種用于植入式心臟起搏器的無線充電與體溫監測系統，采用磁耦合諧振與LCC拓撲結合的設計，提高了能量傳輸效率，減少了電子元件的使用，縮小了體積。聲表面波傳感器因為具有無源無線、精度高、體積小、功耗低等優點，非常適合人體環境下的測量，起搏器內加入該傳感器可在充電的同時監測實時體溫確保安全。

為了達到上述實用新型目的，解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種用于植入式心臟起搏器的無線充電與體溫監測系統，包括位于體外部分的交流電源、一次側補償網絡、發射線圈和信息接收與顯示單元，以及位于體內部分的接收線圈、二次側補償網絡、充電單元、充電電池和溫度采集與發送單元，其中：

所述交流電源用于輸入交流信號；

所述一次側補償網絡與所述交流電源相連，用于對所述發射線圈進行補償進而提高輸入電壓與電流的動態能力；

所述發射線圈與所述一次側補償網絡相連，用于將接收到的電壓信號產生交變磁場，并耦合到所述接收線圈上；

所述接收線圈與所述發射線圈實現磁耦合連接，用于感應所述發射線圈的交變磁場并在所述接收線圈中產生電壓信號；

所述二次側補償網絡與所述接收線圈串聯，用于補償所述接收線圈的電感；

所述充電單元分別與所述二次側補償網絡、充電電池和溫度采集與發送單元連接，用于提供所述二次側補償網絡、充電電池和溫度采集與發送單元的工作電源；