[發明專利]基于多天線陣列的植入式醫療電子設備的充電系統

有效

• 申請號: 202011139220.4
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112467892B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 王龍;謝志軍;鞠洪堯;俞建成;辛宇;江先亮
• 申請（專利權）人: 寧波大學;東南數字經濟發展研究院;浙江紡織服裝職業技術學院
• 主分類號: H02J50/23
• 分類號: H02J50/23;H02J50/40;H02J7/02;A61N1/362;A61N1/378
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 方小惠

本發明公開了一種基于多天線陣列的植入式醫療電子設備的充電系統，包括多天線陣列發射模組和植入式充電模塊，多天線陣列發射模組包括時鐘分配系統、8個通用軟件無線電平臺、8個功率放大器和8個射頻識別天線，每個通用軟件無線電平臺內部分別配備有射頻子板，8個射頻子板的發射頻率分別通過與其對應的通用軟件無線電平臺進行設置為各不相同，每個通用軟件無線電平臺的UHD驅動程序中安裝有波束形成算法，時鐘分配系統同步提供8路時鐘信號，8個通用軟件無線電平臺與8個功率放大器一一對應連接，8個功率放大器與8個射頻識別天線一一對應連接，植入式充電模塊采用微型RFID標簽實現；優點是不存在安全隱患，且充電效率較高。

技術領域

本發明涉及一種植入式醫療電子設備的充電系統，尤其是涉及一種基于多天線陣列的植入式醫療電子設備的充電系統。

背景技術

近年來，植入性醫療電子設備逐漸取代傳統的便攜式醫療電子設備，成為全球醫療研發熱點。相比于傳統的便攜式醫療電子設備，植入式醫療電子設備在外型或使用上更為靈巧方便，且能夠實時監測健康狀況，甚至能預知疾病。如植入式心臟起搏器，植入式心臟起搏器是一種植入于體內的電子治療儀器，其通過脈沖發生器發放由電池提供能量的電脈沖，該電脈沖通過導線傳導至電極，刺激電極所接觸的心肌，使心臟激動和收縮，從而達到治療由于某些心律失常所致的心臟功能障礙的目的，還可預防如陣發性房性快速心律失常和頸動脈竇暈厥等心臟疾病。

傳統的植入式醫療電子設備主要包括兩部分：醫療功能模塊和供電模塊。醫療功能模塊和供電模塊均植入人體內，醫療功能模塊完成特定醫療功能，供電模塊為醫療功能模塊供電。植入式醫療電子設備的供電模塊由單一電池構成，由于電池的電量終有耗盡的時候，當電池電量耗盡的時候就需更換電池。然而，植入式醫療電子設備中電池的更換，并不像消費電子設備那么簡單。電池位于人體內，需要進行手術才能進行更換。對于患者來說，這又將是一次痛苦的體驗，甚至還會有感染的風險。此外，電池含有有毒物質，在更換過程中萬一發生泄漏，則會危及患者健康。如果通過增加電池容量來延長電池使用時間，勢必會增加電池體積，最終導致植入式醫療電子設備的尺寸增加，影響整體設計和性能。在保證電池具有較小體積的基礎上，如何挺高電池的使用壽命，避免頻繁更換電池對患者造成傷害已成為植入式醫療電子設備當前亟待解決的問題。

目前，已有研究人員提出了通過對植入式醫療電子設備的電池進行充電的方式，來保證電池具有足夠的電量，從而避免電池的頻繁更換。如圖1所示，現有的植入式醫療電子設備主要包括三部分：醫療功能模塊、采用電池實現的供電模塊和用于為電池充電的充電系統。充電系統分別兩部分，一部分是設置在體內的充電模塊和體內感應線圈，另一部分是設置在體外的射頻天線和體外感應線圈，充電模塊與供電模塊連接。在對電池充電時，將體外感應線圈貼在人體皮膚表面，且其位置位于體內感應線圈的正上方，并與體內感應線圈平行，發射天線產生的射頻信號進入體外感應線圈后產生交變磁場，體內感應線圈由于交變磁場的存在而感應交流電流，植入式充電模塊將交流電流轉換成直流電壓對供電模塊進行充電。現有的植入式醫療電子設備的充電系統在充電時體外感應線圈與人體保持緊貼，而體外感應線圈不可避免會產生熱量，一旦熱量過大，將導致與體外感應線圈緊貼的人體組織燙傷，存在安全隱患。并且，當體外感應線圈與體內感應線圈保持平行時，體內感應線圈才能產生較大的交流電流，使充電系統具有較高的充電效率。但是，由于人體的特殊性，在實際操作過程中體外感應線圈與體內感應線圈的平行很難保證，以致充電效率并不高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種不存在安全隱患，且充電效率較高的基于多天線陣列的植入式醫療電子設備的充電系統。