一种植入式心脏起搏器的无线能量传输控制系统

1.本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种植入式心脏起搏器的无线能量传输控制系统。


背景技术：

2.脏起搏器是一种植入于体内的电子治疗仪器，通过植入式心脏起搏器发放由电池提供能量的电脉冲，通过导线电极的传导，刺激电极所接触的心肌，使心脏激动和收缩，从而达到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍的目的。全世界目前已有数以百万计植入心脏起搏器的患者，大大提高了患者的活动能力和生活质量。
3.在相关技术中，植入式的心脏起搏器一般采用的是微型电池进行供给电能，但是会存在电池的使用寿命有限的问题。在面临电池耗竭的情况下，患者需要更换心脏起搏器和重新进行医疗手术，这一情况不仅增加了患者新的身体上的痛苦、手术风险和经济压力，而且降低了植入式心脏起搏器的使用价值。
4.但是，现有的采用无线对植入式心脏起搏器进行充电的效果不佳。无法快速的对植入式心脏起搏器的电池进行快速充电。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种植入式心脏起搏器的无线能量传输控制系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
6.本发明解决其技术问题的解决方案是：提供一种植入式心脏起搏器的无线能量传输控制系统，用于植入式心脏起搏器的体外无线充电，包括：发射控制模块、驱动电路和接收电路；还包括：事先获取植入式心脏起搏器的充电电池的最佳充电曲线；将所述最佳充电曲线烧录到发射控制模块中；所述发射控制模块与所述驱动电路建立连接关系；所述发射控制模块查询所述最佳充电曲线，根据所述最佳充电曲线输出充电控制信号，以控制驱动电路按照最佳充电曲线的要求输出无线能量；所述接收电路用于对所述无线能量进行耦合，并作用在所述植入式心脏起搏器的充电电池中。
7.进一步，所述发射电路包括：驱动电路、发射电容和发射线圈，所述驱动电路的控制端与发射控制模块连接，所述驱动电路的输出端分别与发射电容和发射线圈连接，所述驱动电路用于输出符合所述最佳充电曲线要求的高频交流信号，以使得所述发射电容和所述发射线圈产生lc振荡；所述接收电路包括：接收线圈、接收电容、整流电路和稳压电路，所述接收线圈与所述接收电容并联，所述接收电容与所述整流电路连接，所述整流电路与所述稳压电路连接；
所述发射线圈和所述接收线圈产生磁耦合，以使得所述接收线圈和所述接收电容产生lc振荡，经过所述整流电路和所述稳压电路处理，将高频交流信号传输至植入式心脏起搏器供电。
8.进一步，所述驱动电路包括：电源端、接地端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、xkt-412芯片、xkt-333芯片和控制开关；所述xkt-412芯片的第一端口分别与第一电阻的一端、第二电阻的一端和第一电容的一端连接，所述xkt-412芯片的第二端口与第一电阻的另一端连接，所述xkt-412芯片的第三端口分别与第一电容的另一端、xkt-412芯片的第七端口和第三电阻的一端连接，所述xkt-412芯片的第四端口与xkt-412芯片的第六端口连接，所述xkt-412芯片的第五端口与接地端连接，所述xkt-412芯片的第六端口与控制开关的开关侧一端连接，所述xkt-412芯片的第七端口与第三电阻的一端连接，所述xkt-333芯片的第七端口、第六端口和第八端口均与接地端连接，所述第二电容的一端与接地端连接，所述xkt-333芯片的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均与发射线圈的一端连接，所述发射线圈的一端与所述发射电容的一端连接，所述控制开关的开关侧另一端与xkt-333芯片的第五端口连接，所述电源端分别与第二电阻的另一端、xkt-412芯片的第八端口、第三电阻的另一端、发射电容的另一端、发射电感的另一端连接；所述控制开关的控制端与发射控制模块连接。
9.进一步，所述整流电路包括：第一二极管、第二二极管和第三电容；所述稳压电路包括：xkt-3168芯片、第一电感、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第四电容、正极输出端和负极输出端；所述第一二极管的阳极分别与接收线圈的一端和接收电容的一端连接，所述第一二极管的阴极分别与第三电容的一端和第二电容的阴极连接，所述接收线圈的另一端分别与接收电容的另一端、第三电容的另一端、第二二极管的阳极、xkt-3168芯片的第四端口、第六电阻的一端、第四电容的一端和负极输出端连接；所述xkt-3168芯片的第二端口分别与其的第三端口、第二二极管的阴极、第一电感的一端和第四电阻的一端连接；所述第一电感的另一端分别与第五电阻的一端、第四电容的另一端和正极输出端连接；所述xkt-3168芯片的第七端口与第四电阻的另一端连接，所述xkt-3168芯片的第五端口分别与第五电阻的另一端和第六电阻的另一端连接。
10.进一步，所述电源端用于输出5v至12v的电压。
11.进一步，所述发射线圈为平面螺旋结构。
12.进一步，所述接收线圈为平面螺旋结构。
13.进一步，所述发射线圈的结构与所述接收线圈的结构相同。
14.本发明的有益效果是：本植入式心脏起搏器的无线能量传输控制系统通过将最佳充电曲线事先烧录到发射控制模块中，通过发射控制模块对最佳充电曲线的调用，实现对植入式心脏起搏器的充电电池的最佳充电，提高了充电效率。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计
412芯片的第三端口分别与第一电容c1的另一端、xkt-412芯片的第七端口和第三电阻r3的一端连接，所述xkt-412芯片的第四端口与xkt-412芯片的第六端口连接，所述xkt-412芯片的第五端口与接地端gnd连接，所述xkt-412芯片的第六端口与控制开关k1的开关侧一端连接，所述xkt-412芯片的第七端口与第三电阻r3的一端连接，所述xkt-333芯片的第七端口、第六端口和第八端口均与接地端gnd连接，所述第二电容c2的一端与接地端gnd连接，所述xkt-333芯片的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均与发射线圈ls的一端连接，所述发射线圈ls的一端与所述发射电容cs的一端连接，所述控制开关k1的开关侧另一端与xkt-333芯片的第五端口连接，所述电源端vcc分别与第二电阻r2的另一端、xkt-412芯片的第八端口、第三电阻r3的另一端、发射电容cs的另一端、发射电感ls的另一端连接；所述控制开关k1的控制端与发射控制模块400连接。
26.所述整流电路200包括：第一二极管d1、第二二极管d2和第三电容c3；所述稳压电路300包括：xkt-3168芯片、第一电感l1、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第四电容c4、正极输出端301和负极输出端302；所述第一二极管d1的阳极分别与接收线圈ld的一端和接收电容cd的一端连接，所述第一二极管d1的阴极分别与第三电容c3的一端和第二电容c2的阴极连接，所述接收线圈ld的另一端分别与接收电容cd的另一端、第三电容c3的另一端、第二二极管d2的阳极、xkt-3168芯片的第四端口、第六电阻r6的一端、第四电容c4的一端和负极输出端302连接；所述xkt-3168芯片的第二端口分别与其的第三端口、第二二极管d2的阴极、第一电感l1的一端和第四电阻r4的一端连接；所述第一电感l1的另一端分别与第五电阻r5的一端、第四电容c4的另一端和正极输出端301连接；所述xkt-3168芯片的第七端口与第四电阻r4的另一端连接，所述xkt-3168芯片的第五端口分别与第五电阻r5的另一端和第六电阻r6的另一端连接。
27.电源端vcc连接外部的电压，xkt-412芯片、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1和第三电阻r3形成高频信号源，所述高频信号源通过控制开关k1作用在xkt-333芯片中，xkt-333芯片作用在发射线圈ls和发射电容cs中。其中，控制开关k1的控制端受到发射控制模块所控制。发射控制模块通过对控制开关k1的控制，根据最佳充电曲线对高频信号源输出的高频信号进行调制，使得发射线圈ls和发射电容cs产生符合最佳充电曲线要求的无线能量。
28.发射线圈ls和接收线圈ld产生磁耦合,接收线圈ld与接收电容cd产生lc振荡。接收线圈ld上有同频率的交流电动势，当接收线圈ld的感应电动势处于正半周期时，a点处为高电位，此时第一二极管d1导通，第二二极管d2反向截止，电压经过第一二极管d1整流和第三电容c3滤波，流经xkt-3168芯片的第二端口和第七端口，当第七端口检测到e点处的电压比预设值高时，第七端口开通，减少第三端口的输出电压；当第七端口检测到e点处的电压比预设值低时，第七端口关断，增加第三端口的输出电压；当接收线圈ld的感应电动势处于负半周期时，c点处为高电位，此时第二二极管d2导通，第一二极管d1反向截止，电压经过第二二极管d2整流，流经xkt-3168芯片的第三端口，经第一电感l1和第四电容c4进行滤波处理后，输出电压给植入式心脏起搏器提供能量。
29.需要说明的是，接收电路可以通过改变外接电阻的阻值来改变植入式心脏起搏器
所需的输出电压。例如，心脏起搏器常用的起跳频率为每分钟60次，如果患者的情况是需要起跳频率为每分钟55次，则可以通过对驱动电路接外接电阻，调整外接电阻的阻值改变植入式心脏起搏器的脉冲，使其起跳频率为每分钟55次，适应患者的病患需求，使植入式的心脏起搏器适用性更高。
30.在本发明的一些实施例中，发射线圈ls为平面螺旋结构；接收线圈ld为平面螺旋结构；发射线圈ls和接收线圈ld两个线圈可以皆为平面螺旋结构，也可以单独为平面螺旋结构。当发射线圈ls和接收线圈ld两个线圈皆为平面螺旋结构时，无线能量传输装置设置于植入式的心脏起搏器，使得心脏起搏器的体积较小，相比磁环式的线圈，平面螺旋结构的线圈较适用于植入式的心脏起搏器，使心脏起搏器便捷性更高，为之后的植入式的心脏起搏器的充电方法改进提供了一个良好的思路。
31.在本发明的一些实施例中，发射线圈ls和接收线圈ld两个线圈的结构相同。驱动电路100和接收电路之间的高频交流电压的传递是通过磁耦合共振进行传递的，如果两个线圈的结构不一致，接收线圈ld产生的高频交流电压与发射线圈ls上面的高频交流线圈的频率不一致，导致供给植入式心脏起搏器的能量与所需的不对等。
32.本系统通过磁耦合式无线能量传输能够长时间给心脏起搏器供给能量，为心脏起搏器长久稳定的工作提供有力的支持，减少心脏起搏器的替换，减轻患者的痛苦，通过此系统能够实现为植入式的心脏起搏器进行体外无线供给能量。为进一步实现植入式的心脏起搏器进行体内无线供给能量工作提供了参考帮助。
33.以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。