[发明专利]一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于植入式心脏起搏器的可充电电池的充电装置，更特别地说，是指一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置。

背景技术

当患者心脏兴奋的自律性受到破坏或心肌细胞的功能出现障碍时，会导致供血功能失调，甚至危及生命；这时患者就需要安装心脏起博器。心脏起博器就是利用一定大小的脉冲电流来刺激心脏，使心脏按一定频率收缩和舒张，达到心脏起博的目的。现有的心脏起博器包括脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池，脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池通过绝缘导线依次相连接。这种心脏起博器能够识别患者自身心跳的能力，当患者没有心跳时，心脏起膊器发出有规律的电脉冲，使心脏保持跳动。

在申请号CN201020133126.3，申请日2010年3月17日，实用新型名称为一种心脏起博器，该文献中公开了一种包括有脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池组成的心脏起博器，脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池通过绝缘导线依次相连接。

在申请号CN200610042605.2，申请日2006年3月31日，发明名称为一种植入式心脏起搏器遥测装置及双向数据传输方法。该文献中公开了：以心脏起搏器为代表的有源植入式医疗装置己经有几十年的应用历史。现代的植入式心脏起搏器治疗系统一般由两部分构成：一部分是植入体内的微电子测控装置，包括相应的导管电极和传感器构成心电的闭环控制系统，通常称为脉冲发生器；另一部分是置于体外的用射频通信方式对体内脉冲发生器进行程控和接收遥测数据的装置，通常称为体外程控仪。

植入体内的脉冲发生器连同供电电池一起密封在一个金属壳内，一般要求工作寿命为5～10年。由于体积、重量和供电电池容量的限制，因而对脉冲发生器的正常工作电流及与体外程控仪通讯时的峰值电流都有较苛刻的限制。随着微电子技术的发展，现代起搏器的测量和诊断功能越来越强大，相应地，从植入的起搏器向体外程控仪发送的数据量也越来越大。由于密封金属钦壳对射频的吸收作用，起搏器和体外程控仪通信时的信号衰减很大，因此起搏器向体外程控仪发送数据时的工作电流就比正常工作时大得多。例如，在使用起搏器的腔内心电图测量功能时，起搏器在实时采集腔内心电图数据的同时，要同步地向体外程控仪发送采集的数据，这时起搏器的工作电流会从正常起搏时的10～20微安变为1～2毫安。如果靠内部电池供电，经常使用这类遥测功能会显著缩短起搏器的工作寿命。

目前，人工心脏起搏器广泛采用一次性锂碘电池供电，一旦电池电量不足就必须通过外科手术更换，增加了患者手术的痛苦和风险。

发明内容

为了实现长寿命的使用植入式心脏起搏器，本发明采用磁耦合谐振无线电能传输技术，研制了一种适用于植入式心脏起搏器的无线充电装置。该装置通过发射单元与接收单元的谐振电路的磁耦合谐振，实现发射侧到接收侧电能的无线传输。该装置通过磁耦合谐振无线电能传输方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电，从而延长电池的使用寿命。

本发明的一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，该装置包括有高频激励源（10）、发射单元（20）、接收单元（30）、能量转换单元（40）和可充电电池；其中，高频激励源（10）和发射单元（20）属于体外部件；接收单元（30）和能量转换单元（40）属于体内部件；发射单元（20）与接收单元（30）采用磁耦合谐振无线电能传输方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电；

高频激励源（10）用于将输入的工频交流电经变压、整流滤波、逆变后输出双极性方波电压信号，该方波电压信号能够实现对发射单元（20）的电压的稳定供给；

发射单元（20）将接收到的双极性方波电压信号用于产生交变磁场，并耦合到接收单元（30）的接收线圈上；

接收单元（30）用于感应发射单元（20）的交变磁场，并在接收线圈中感应后输出高频电压信号；

能量转换单元（40）用于连接接收单元（30）和植入式心脏起搏器的可充电电池两部分，对接收单元（30）输出的高频电压信号进行平滑处理，从而转换成稳定的直流电，经由电池管理芯片，对心脏起搏器可充电电池进行充电。

本发明植入式心脏起搏器磁耦合谐振无线充电装置的优点在于：

①本发明采用的无线传输技术是磁耦合谐振无线电能传输技术。磁耦合谐振无线电能传输技术能够满足植入式心脏起搏器可充电电池的充电功率要求，传输效率高且电磁辐射小。