[实用新型]无线控制的微型植入式无线供能电源管理集成电路芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路、无线控制的植入式无线供能电源管理集成电路芯片，属于植入式医疗仪器技术领域。

背景技术

随着集成电路技术的发展，各种植入式医疗仪器达到更加小型化，功能更强。

植入式医疗仪器种类很多，而且价格昂贵，如各种信号采集器(植入血压、血糖)，刺激器(肌肉、神经)，人工器官等。限制各种仪器使用寿命的关键问题是能量供给问题。若用电池供给能量，不仅增大植器件的体积(许多电池占整个植入器件体积的90％)，造成患者不适，而且电池容量影响器件寿命，一旦电池耗尽，需要手术更换，给患者带来巨大的痛苦和经济负担。能量供给能力也成为限制植入仪器功能的主要因素之一，许多优秀的设计因为供能不足而无法实现。因此，无线供给能量对植入仪器具有非常重要的意义。

植入式医疗仪器植入患者体内，与体外供电装置有皮肤隔离，需要经皮无线供电方式，一般基于电磁耦合原理，利用电磁场穿透皮肤传递能量。利用电磁场传递能量，需要患者佩戴外部充电装置，但体内体外电磁耦合不稳定导致植入器件功能不稳定而失效。为了增强植入仪器的功能和延长使用寿命，目前国际上最关注的是使用无线供能和同时配备备用电池的方案。这就要求植入器件的电源管理模块需要在无线功能和电池供能之间切换选择能量来源来保证器件能量供应。

另一方面，植入器件的供电需求日益复杂。随着半导体工艺的发展，功能复杂性与日俱增，植入器件需要的供电电压各不相同，由5V，3.3V、1.8V、1.2V甚至1V以下。对电源管理集成电路芯片的需求具有多样性的特点。

植入器件的电源管理需要无线控制。在植入人体后，大部分时间是待机状态，只有在关键的时刻需要及时被唤醒进行工作。因此在不需要植入器件工作的时候关断其电源可以节省大量的能源，而在需要器件工作的时候需要可靠地唤醒器件。随着植入器件功能复杂化，往往还需要接收复杂的控制信号控制其工作状态。而植入的使用方式限制了控制只能由无线方式进行。为了无线接收控制信号，需要增加传输信号的无线通路，这会增加一个接收天线，增大植入器件体积。目前国际上先进的解决方案是复用供能和传输控制信号的通路，即用一对线圈同时传输能量和控制信号。

传输控制信号的调制方式是ASK、PSK、FSK。PSK、FSK信号幅度不变，传输控制信号的同时不影响能量供给。但PSK存在相位模糊或时钟同步的问题，电路设计复杂度高，FSK解调电路更加复杂，增加芯片面积和成本。而ASK调制方式相对简单，适合植入式器件传递信息。但是ASK调制信号幅度改变，减弱的信号携带的能量少，会减弱电源供电能力，甚至导致植入器件无法工作。

中国专利CN1200213使用电源信号采样的无线供电通信装置和方法采用的是分立元件设计，需要低功耗的微处理器作为控制单元或无线发射驱动单元。其体积和成本较大。

美国专利US5733313A1和US5733313A“RF coupled implantable medicalsystem with rechargeable power source-has second control device coupledto RF energy receiver，to rechargeable battery，to RF signal transmitterand to implantable medical device，for adjusting charging current”采用独立的能量和信号两路无线RF耦合的方式，为体内提供能量并传输信号，采用了体内体外两个控制器进行闭环控制。其缺点是：需要两路信号通路，增大了整个装置的体积和成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种小体积的无线控制的微型植入式无线供能电源管理集成电路芯片。

本实用新型的技术方案是：该无线控制的微型植入式无线供能电源管理集成电路芯片包括接收天线、整流电路、稳压电路、解调电路、控制电路和开关电路，所述整流电路分别与接收天线、稳压电路和解调电路连接，所述稳压电路分别与解调电路的输入端和开关电路连接，所述控制电路包括或门、与非门和RS触发器，所述或门的输出端和与非门的一个输入端连接，所述RS触发器的输出端和与非门的另一个输入端连接，所述稳压电路的输出端口与或门的输入端连接，所述RS触发器的S端和解调电路的输出端口连接，所述RS触发器的R端和稳压电路的输出端口连接，所述与非门的输出端通过控制电路的输出端口与开关电路连接，所述或门的输入端和开关电路的输出端口连接。