[发明专利]基于胶囊内窥镜无线充电应用的增强型磁谐振发射线圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种胶囊内窥镜，特别涉及一种胶囊内窥镜充电线圈。

背景技术

无线充电技术在生物医疗领域应用广泛。在无痛肠胃检测的胶囊内窥镜，无线充电技术能够解决传统纽扣电池功率容量的局限性，能够提供持续稳定的直流电压，在保证胶囊内窥镜在肠道内复杂的环境中正常稳定的工作具有重要作用，同时为有效的诊断提供保障。

在胶囊内窥镜无线充电应用中，发射线圈作为系统关键部分有效地将驱动电路产生的交变电场转化成交变磁场，进而耦合到胶囊内窥镜三维接收线圈上，并且通过整流器和稳压器产生持续稳定的直流功率输出，提供胶囊内窥镜稳定工作保障。通常基于胶囊内窥镜无线充电应用的发射线圈主要包括两种形式：(1)螺线管线圈；(2)亥姆霍兹线圈。螺线管线圈如图1所示，电路结构简单，易于设计和加工实现。但其主要缺点是驱动电路产生的电场通过螺线管线圈后的磁场在胶囊内窥镜工作区域空间分布不均匀，因此接收电路产生的直流功率随着空间位置不同而产生输出功率不稳定特点，不能够保证胶囊内窥镜的持续有效工作；不仅如此，这种输出功率不稳定性特点增加了在发射线圈下人体组织或者皮肤的受损害风险，尤其是随着线圈中激励电流的持续增加，人体组织或者皮肤的损害风险也在持续增加。基于螺线管产生的磁场强度空间分布不均匀的缺点，亥姆霍兹线圈通过导线将单一螺线管线圈分开如图2所示，实现两个线圈同时产生磁场并且在同一方向进行叠加，从而解决了螺线管线圈存在的问题，实现了胶囊内窥镜工作区域内均匀的磁场强度，降低了人体组织或者皮肤受到伤害的风险。但是亥姆霍兹等效的两个发射线圈产生的磁场存在一定的相位差，在磁场强度叠加的过程中，部分磁场能量损耗，对胶囊内窥镜无线充电系统的效率最大化有着很大的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于胶囊内窥镜无线充电应用的增强型磁谐振发射线圈，提高胶囊内窥镜工作的谐振腔内部磁场强度和磁场均匀性，降低了人体组织或者皮肤受到伤害的风险并且有效保证胶囊内窥镜长时间正常稳定工作的可能性。

本发明的目的是这样实现的：一种基于胶囊内窥镜无线充电应用的增强型磁谐振发射线圈，包括连接在驱动电路输入端的电源，所述驱动电路的输出端连接有驱动线圈Lt₀，驱动电路与驱动线圈之间连接有驱动谐振电容Ct₀，其特征在于，所述驱动线圈Lt₀的上下两侧对称设置有第一谐振电路和第二谐振电路，所述第一谐振电路包括第一谐振线圈Lt₁以及将第一谐振线圈Lt₁串联成回路的第一谐振电容Ct₁，所述第二谐振电路包括第二谐振线圈Lt₂以及将第二谐振线圈Lt₂串联成回路的第二谐振电容Ct₂。

作为本发明的进一步限定，所述第一谐振线圈Lt₁、第二谐振线圈Lt₂与驱动线圈Lt₂规格相同；所述第一谐振电容Ct₁、第二谐振电容Ct₂与驱动谐振电容Ct₂规格相同。

作为本发明的进一步限定，所述第一谐振线圈Lt₁、第二谐振线圈Lt₂与驱动线圈Lt₂之间平行布置。

作为本发明的进一步限定，所述第一谐振线圈Lt₁、第二谐振线圈Lt₂之间的距离D与驱动线圈Lt₂的半径R满足：D＝1.5R～2R。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过在发射电路的驱动线圈上下对称位置引入两个同驱动线圈相同规格的谐振线圈，从而束缚发射线圈产生的磁感线，有效提高胶囊内窥镜工作的谐振腔内部磁场强度和磁场均匀性，降低了人体组织或者皮肤受到伤害的风险并且有效保证胶囊内窥镜长时间正常稳定工作的可能性；同时，本发明结构简单，电路易于设计和加工实现。本发明可用于胶囊内窥镜中。

附图说明

图1为现有技术中螺线管线圈形式的发射线圈电路原理示意图。

图2为现有技术中亥姆霍兹线圈形式的发射线圈电路原理示意图。

图3为本发明电路原理示意图。

图4为本发明电路等效示意图。

图5为本发明的时域波形示意图。

图6为本发明中线圈等效结构示意图。

图7为本发明中D＝R时沿着X轴方向磁感应强度分布情况图。