[发明专利]一种基于磁耦合共振式无线能量传输的植入式电刺激装置

说明书

本发明公开了一种基于磁耦合共振式无线能量传输的植入式电刺激装置，包括体外控制器和植入刺激器，所述体外控制器和植入刺激器为无线能量传输，所述体外控制器包括：供电模块，控制模块，驱动模块，反馈信号采集模块，发送线圈；所述植入刺激器包括：接收模块，整流电路模块，稳压电路模块，刺激电极。本发明提供的植入式电刺激装置，埋植于人体内的植入刺激器本身不再需要使用电池等供能单位，使得刺激器的体积可大大减小，有利于实现电刺激器的整体封装，减少了因电极断裂，电池液泄露带来的安全风险。

技术领域

本发明属于生物医学及无线能量传输领域，具体涉及一种基于磁耦合共振式无线能量传输的植入式电刺激装置。

背景技术

当前，以深脑电刺激、经颅电/磁刺激，外周神经/肌肉功能电刺激等技术为代表的神经调控方法在临床疾病治疗上已获得了多项应用。和非侵入式的技术手段相比，以无源电刺激器植入(如深脑电刺激器)为代表的侵入式方式通常可以将刺激源直接放置到需要的目标区域内部，从而在刺激的精确度上大大提升。由于释放刺激的源头非常靠近或位于目标区域中心，其所需要的能量也大大下降，从而有助于减小设备体积和复杂度，实现穿戴式配备。

植入电刺激器件可通过功能性电刺激用于诊断，治疗癫痫、尿失禁等疾病，也可用来代替某些功能已丧失的器官，具有光明的、广阔的临床应用前景。近些年来，国内外文献屡屡报道植入器件在临床应用中展露出了良好的功效和巨大的科学价值，却拥有让人难以接受的供能和植入复杂度。现有的商业化植入器件一般采用非充电电池供电，由于供电电池体积比较大，通常将供电电池埋置于患者胸部，通过皮下导线与位于较远距离的器件主要部件相连。这种设计存在元件易失效、需定期手术更换电池、患者痛苦且经济压力大等固有缺陷，而被许多研究者认为是一种亟需改进的设计方案。

因此，研究出结合无线供电和柔性刺激的体内植入器件、减小植入体的尺寸、降低植入手术操作的复杂性，是确保将来有更多可植入器件在临床应用中取得成功的关键。新技术的出现固然意义重大，但仍需不断完善优化，使其真正成为解决植入器件能量无线供给和柔性微型电刺激的可行方案，加快“医学植入电子器件事业”的发展。

在现有公告号为CN108498945A，其申请号为201710609984.7的文件中，公开了一种无电源体内埋入式神经电刺激器，包括数据信号传导系统，无线供电系统，神经刺激器，所述的数据信号传导系统把刺激器必要的数据信号传递给供电系统，无线供电系统通过无线方式向埋入体内的神经刺激器传递刺激信号同时供电。该方案的缺点如下：1、无具体设计指标及刺激器尺寸、适用场景详细说明，可实现性尚不明确；2、埋入神经刺激器的元器件是否复杂未说明，若需手术实现，没有良好的便捷性；3、无线供电模块的设计没有具体说明，是否达到供电要求以及人体安全性指标未可知。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁耦合共振式无线能量传输的植入式电刺激装置，埋植于人体内的刺激器本身不再需要使用电池等供能单位，使得刺激器的体积可大大减小，有利于实现电刺激器的整体封装，减少了因电极断裂，电池液泄露带来的安全风险，也提供了在战争情况下的快速注射式植入可能。

本发明提供如下技术方案：

一种基于磁耦合共振式无线能量传输的植入式电刺激装置，包括体外控制器和植入刺激器，所述体外控制器和植入刺激器为无线能量传输，所述体外控制器包括：

供电模块，供电给控制模块和驱动模块；

控制模块，输出控制信号至驱动模块，接收反馈信号采集模块的反馈信号，对控制信号进行调整；

驱动模块，接收控制模块的控制信号，驱动发送线圈产生交流电信号；

反馈信号采集模块，采集发送线圈产生的交流电信号并处理后传入控制模块，使控制模块通过零电压零电流开关PWM逆变控制驱动模块；

发送线圈，在驱动模块的作用下产生交流电信号；