[实用新型]一种可吞服胶囊内窥镜的无线充电系统

说明书

技术领域

本实用新型属于无线电能传输技术领域，尤其涉及一种可吞服胶囊内窥镜的无线充电系统。

背景技术

胶囊内窥镜是一种微型植入式电子医疗设备，它结合了计算机技术、生物医学技术和MEMS技术。从功能上讲，它可以克服传统推进式内窥镜的缺陷，无损伤、患者痛苦小，通过吞咽进入肠道，对食道、胃、小肠和大肠进行特定和非特定位置图像的拍摄和分析，从而可以对整个消化道进行检测。同时，医用无线电内窥镜可以有效地提高病灶的检出率，将现有推进式内窥镜70％左右的病灶检出率提高到90％以上。

可吞服胶囊内窥镜包括CMOS图像传感器、光学系统、电池、发射电路及天线等。人体胃肠道的图像通过光学系统成像于CMOS图形传感器表面，由 CMOS图像传感器将光信号转换为电信号，经发射电路调制、放大，通过天线发射出去。

无线电能传输技术(WPT)是一种通过电磁效应或者能量交换作用实现从电源到负载无电气接触地进行电能传输的新型输电方式，相比传统导线输电方式，其具有安全可靠等优点，尤其适用于一些特殊的场合，因而受到了越来越广泛的关注。

WPT技术按传输机理的不同，可分为磁感应耦合式、磁耦合谐振式、微波辐射式、激光方式、电场耦合式及超声波方式等；按电磁场距离场源的远近，可分为近场耦合式和远场耦合式，微波辐射式和激光方式为远场辐射式WPT。

磁感应耦合式和磁耦合谐振式WPT利用发射线圈产生的交变磁场将电能耦合到接收线圈，从而实现对负载的无线电能传输。其中，磁感应耦合式技术发展较为成熟，传输功率较大，在较短的传输距离内传输效率高，随着传输距离的增加传输效率迅速下降；磁耦合谐振式是磁感应耦合式的一种特例，通过发射线圈的磁耦合谐振实现高效非辐射能量传输，传输距离比磁感应耦合式要大，属于中等距离WPT技术。微波辐射式和激光方式WPT利用电磁场远场辐射效应在自由空间进行电能传输，微波辐射式传输距离较远，单微波发散角大，功率密度小；激光方式WPT具有定向性好、能量密度高等特点，但定向精度要求高，目前技术不够成熟。

采用磁耦合谐振式无线电能传输技术来实现可吞服胶囊内窥镜的无线充电，由于要满足胶囊内窥镜系统正常工作的要求下体积要求尽可能的小，这就导致了系统效率的提高非常困难，同时损耗带来的发热也严重。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有低电量报警，保证胶囊内窥镜在人体内各个方向上都能得到较高效率的电能传输，避免发热问题影响人体健康的无线充电系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种可吞服胶囊内窥镜的无线充电系统，包括电网，还包括发射单元和接收单元；发射单元包括依次连接的第一整流滤波模块、DC/DC变换器、逆变器、原边补偿电路和发射线圈，以及分别连接驱动电路、功率控制模块、声音报警模块、第一通讯线圈和电流检测模块的控制器，驱动电路与逆变器连接，功率控制模块与DC/DC变换器连接，第一整流滤波模块接电网；接收单元包括依次连接的接收线圈、副边补偿电路、第二整流滤波模块和电池，分别连接第二整流滤波模块和第二通讯线圈的温度监控模块，以及分别连接第二通讯线圈和电池的电量监测模块；发射线圈与接收线圈之间通过气隙进行能量交换；第一通讯线圈与第二通讯线圈之间无线连接。

在上述的可吞服胶囊内窥镜的无线充电系统中，接收线圈采用软铁氧体材料的圆柱体作为磁芯，在圆柱体上底以一条直径为轴线开有第一槽1，在下底与第一槽1对称开有第二槽2，在圆柱体高度二分之一处的侧面，开有一个与圆柱体轴线正交的环形槽第三槽3，在圆柱体上、下底各作一条与第一槽1、第二槽 2轴线垂直的直径，在圆柱体的侧面连接上、下底的两条垂直直径的端点，形成平行于圆柱体轴线的四条直线，分别以四条直线为轴线开第四槽4、第五槽5、第六槽6、第七槽7。

在上述的可吞服胶囊内窥镜的无线充电系统中，温度监控模块包括多个温度传感器和单片机，多个温度传感器分别安装在胶囊内窥镜中易发热部位，且均与单片机连接，单片机连接第二通讯线圈，第二通讯线圈通过无线通信连接第一通讯线圈；第一通讯线圈连接控制器。

在上述的可吞服胶囊内窥镜的无线充电系统中，单片机选用AT89S51，第一、第二通讯线圈均选用nRf905无线收发芯片。

在上述的可吞服胶囊内窥镜的无线充电系统中，电量监测模块采用 BQ24156充电管理芯片。