[实用新型]一种用于植入式心脏起搏器的无线充电与体温监测系统

说明书

本实用新型公开了一种用于植入式心脏起搏器的无线充电与体温监测系统，通过磁耦合谐振无线电能传输技术，实现对植入式心脏起搏器的无线充电。本实用新型采用两个线圈耦合的方式进行能量传输，其中发射线圈采用圆角矩形线圈结构置于体外，线圈采用铜绞线绕制而成并带有铁氧体条；体内的线圈采用柔性印刷电路板实现；发射线圈部分阻抗匹配采用LCC补偿拓扑，包括一个电感和两个电容，接收线圈仅串联一个电容，实现谐振频率相同；起搏器内包含SAW声表面波温度检测模块，通过无线传输方式将温度信息传至体外。本实用新型的接收线圈固定于心脏起搏器外壳，厚度薄，使用电子元件少，占用空间小，在充电期间能实时查看温度确保安全，适用于植入式医疗电子设备。

技术领域

本实用新型涉及无线电能传输领域，特别涉及一种用于植入式心脏起搏器的无线充电与体温监测系统。

背景技术

植入式心脏起搏器在治疗多种心脏疾病方面发挥着越来越重要的作用，并已被广泛认为是心血管疾病患者的福音。然而，一次性电池的使用将植入式心脏起搏器的寿命限制在5-15年。当起搏器电量不足时，必须更换整个起搏器单元，而这会给患者带来手术风险，包括排斥、感染、瘀伤等不良反应。

无线充电技术使得可以用可充电电池替代原电池，其能量由外部电源提供。对于生物医学系统的应用，已经研究了多种能量转移方法，例如光学，超声和生物能源。其中，最成熟的技术是通过电磁感应进行无线供电。磁耦合谐振无线电能传输系统基于电磁感应原理，采用空心线圈，可以大大减小体积与质量，并且可以实现足够的功率传输和高效率。

为了提高无线传输系统的效率，出现了不同的补偿拓扑使得两个线圈处在谐振状态下。四种基本的拓扑结构是串-串、串-并、并-串和并-并。如果补偿电容并联到发射线圈，当系统上电时，电源的输出电压将直接加到电容上。如果补偿电容器串联到发射线圈，当系统处于稳定谐振或自谐振时，由于发送器阻抗较低，需要大电流电源。为了避免串联或并联补偿中存在的问题并且为了实现无线传输系统的高效率，已经提出了更加优越的复合拓扑结构，比如LCL补偿网络、双向LC补偿网络、双LCC补偿网络等。

实用新型内容

为了解决植入式心脏起搏器能量传输效率不高，植入部分元件多体积大以及充电时安全性的问题，本实用新型提供了一种用于植入式心脏起搏器的无线充电与体温监测系统，采用磁耦合谐振与LCC拓扑结合的设计，提高了能量传输效率，减少了电子元件的使用，缩小了体积。声表面波传感器因为具有无源无线、精度高、体积小、功耗低等优点，非常适合人体环境下的测量，起搏器内加入该传感器可在充电的同时监测实时体温确保安全。

为了达到上述实用新型目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种用于植入式心脏起搏器的无线充电与体温监测系统，包括位于体外部分的交流电源、一次侧补偿网络、发射线圈和信息接收与显示单元，以及位于体内部分的接收线圈、二次侧补偿网络、充电单元、充电电池和温度采集与发送单元，其中：

所述交流电源用于输入交流信号；

所述一次侧补偿网络与所述交流电源相连，用于对所述发射线圈进行补偿进而提高输入电压与电流的动态能力；

所述发射线圈与所述一次侧补偿网络相连，用于将接收到的电压信号产生交变磁场，并耦合到所述接收线圈上；

所述接收线圈与所述发射线圈实现磁耦合连接，用于感应所述发射线圈的交变磁场并在所述接收线圈中产生电压信号；

所述二次侧补偿网络与所述接收线圈串联，用于补偿所述接收线圈的电感；

所述充电单元分别与所述二次侧补偿网络、充电电池和温度采集与发送单元连接，用于提供所述二次侧补偿网络、充电电池和温度采集与发送单元的工作电源；