无线充电装置的制作方法

本发明涉及一种无线充电装置，尤其是一种用于给可植入人体内部的可充电式植入医疗装置进行充电的无线充电装置。

背景技术：

植入医疗装置种类多样、应用范围广泛，如心脏起搏器和脊髓刺激器、植入式神经刺激器等。市场上已有的植入式医疗产品多采用高能量密度的锂原电池进行供电，寿命大多较短。近年来，随着无线技术和锂充电电池技术的发展，开发寿命更长的可充电的植入式医疗装置产品已经成为未来发展的主流趋势。

植入式医疗装置植入患者体内，与体外充电装置间有皮肤等组织隔离，需要采用经皮无线充电方式。该充电方式一般基于电磁耦合原理，利用电磁场穿透人体皮肤向植入式医疗装置传递能量。为了提高充电效率，需要直接贴在人体皮肤上，且充电初级线圈位于靠近人体皮肤一侧。充电初级线圈在充电过程中，由于自身的电阻会产生热量，同时由于部分充电器采用大电流快速充电，导致发热量很大，使人体直观感受到了充电时的温度升高，影响用户体验，甚至可能烫伤皮肤。

另外，目前采用的措施是检测外壳温度，若超过阀值，则充电器停止充电。但是这不利于延长快速充电时间。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于给可充电式植入医疗装置进行充电的无线充电装置，该无线充电装置充电效率高，能够降低靠近初级线圈的外壳的外表面的温度和温升速度，提高使用者的体验感觉。

为实现上述发明目的，本发明提供一种无线充电装置，包括：外壳，设置于外壳内用于给植入体内的医疗装置充电的充电发热组件，所述外壳具有靠近皮肤的底部以及相对的顶部，所述充电发热组件临近所述底部设置，所述充电发热组件与所述底部之间设置空气间隙。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述外壳顶部和底部由不同的材料构成，构成顶部的材料的导热率大于构成底部的材料的导热率。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述无线充电装置还包括设置于外壳内的支架，所述充电发热组件支撑在所述支架上，空气间隙设置于所述支架与所述底部之间。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述外壳还包括与所述底部间隔设置的内壳，所述空气间隙设置于所述底部和内壳之间。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述充电发热组件支撑于所述内壳上。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述充电发热组件包括用于充电能量发射的初级线圈以及与初级线圈间隔设置的PCB组件和电池。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述初级线圈背向所述底部的一侧设置磁屏蔽层。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述外壳的底部由塑料构成，所述外壳的顶部由金属构成。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述充电发热组件与所述顶部之间设置导热材料层。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述导热材料层构造为石墨片层、铜片层或者铝合金材料层。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过在充电发热组件与外壳的底部之间设置空气间隙，能够实现更好地散热，从而降低无线充电装置靠近人体侧的温度。另外，在增加充电发热组件下部的热阻的同时，减小充电发热组件上部的热阻，从而改变热流量分配，充电发热组件产生的热量通过导热材料层的传导，向无线充电装置外侧散热，从而大大减少了流向充电发热组件所在侧外壳的热流量，降低了外表面的温度和温升速度。

附图说明

图1是本发明优选的第一实施方式中无线充电装置的剖视图；

图2是本发明优选的第二实施方式中无线充电装置的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明提供的无线充电装置用于给可充电式植入医疗装置进行充电，可充电式植入医疗装置适用于植入式脑深部电刺激系统（DBS）、植入式脑皮层刺激系统（CNS）、植入式脊髓电刺激系统（SCS）、植入式骶神经电刺激系统（SNS）、植入式迷走神经电刺激系统（VNS）等其它类似的刺激系统。可充电式植入医疗装置使用时植入患者体内，用于对患者施加脉冲电刺激。

如图1所示，本发明无线充电装置优选的第一实施例，该无线充电装置100包括外壳20，设置于外壳20内的充电发热组件，其中外壳20具有靠近皮肤的底部203以及相对的顶部201，顶部201和底部203之间构成外壳20的侧部202。充电发热组件临近底部203设置。具体的，外壳20内设置支架30，支架30设置在临近底部203的位置并且和底部203之间具有空气间隙22，充电发热组件支撑在支架30上，从而使得充电发热组件和底部203之间也具有空气间隙22。因空气的热导率极低，设置空气间隙22可以大大的减少充电发热组件上产生的热量传递到外壳20的底部203。进一步的，可以将底部203的材质构造为塑料或者其它热导率较低的材料，如此便可以进一步减少传导到外壳底部203的热量，另外，支架30的材质也可以构造为塑料或者其它热导率较低的材料，充电发热组件上产生的热量会较少的通过支架30来传导。这样，便可以通过增加充电发热组件下部的热阻的方式减少热量到外壳底部203的传递。

本实施例中进一步的，充电发热组件上部设置导热垫80，导热垫80与外壳的顶部201之间设置导热材料层90，导热材料层90由高热导率材料构成，如此，充电发热组件产生的热量经导热垫80传到导热材料层90，在导热材料层90上热流量沿着水平方向迅速扩散，同时传导至外壳的顶部201到达周围环境。优选的，外壳的顶部201的材质构造为金属或者其它热导率高的材料，这样，便可以通过减小充电发热组件上部的热阻的方式增大热量到外壳顶部201的传递。

通过上述的增加充电发热组件下部的热阻以及减小充电发热组件上部的热阻的方式，可以改变热流量分配，使得充电发热组件产生的热量大部分流向充电发热组件的上部，大大的减少了流向外壳底部203的热量，降低了外壳底部203的温度和温升速度，提高使用者的体验感觉。

具体的，本实施例中充电发热组件包括支撑在支架上的印刷电路板（PCB）组件60、初级线圈40以及电池70，其中印刷电路板（PCB）组件60和电池70分布于初级线圈40的两侧，初级线圈40即是给植入体内的医疗装置进行充电的充电发射线圈。初级线圈40临近外壳的底部203设置，如此，当无线充电装置100给植入医疗装置充电的时候，无线充电装置100直接贴在人体皮肤上或者单衣上，初级线圈40距离植入医疗装置的位置更近，从而提高充电效率。

进一步的，初级线圈40的背面，也就是背向外壳底部203的那一面设置磁屏蔽层50，磁屏蔽层50的主要作用为：一方面，对初级线圈40进行电磁屏蔽，从而避免体初级线圈40无线能量发射的过程中，在高热导材料90上产生涡流从而产生热量；另一方面，将初级线圈40充电过程中产生的热量传导至外壳顶部201，以通过外壳顶部201向周围空气中散热。磁屏蔽层50一般采用非金属材料制备，优选的，磁屏蔽层50采用导电碳材料，例如碳纤维、碳纳米管等。

印刷电路板（PCB）组件60一般包括印刷电路板601以及设置于印刷电路板上的高发热器件602，导热垫80设置于磁屏蔽层50以及印刷电路板（PCB）组件60上，导热垫80连接至导热材料层90。初级线圈40产生的热量大部分经过磁屏蔽层50及导热垫80传到导热材料层90，在导热材料层90上热流量沿着水平方向迅速扩散，同时传导至外壳顶部201到达周围环境。同理，PCB上高发热器件602产生的热量大部分经由导热垫80传到至导热材料层90及外壳顶部201，最终到达周围环境中。电池70也是发热器件之一，无线充电装置内的电池70同样可以通过高热导材料层90向外侧散热。本实施例中优选的，导热材料层90包括石墨片、铜片等。

本发明无线充电装置优选的第一实施例中，通过合理配置无线充电装置的内部结构，将印刷电路板（PCB）组件60、电池70、初级线圈40等充电发热组件设置于支架30上，支架30与外壳的底部203之间存在空气间隙22，且充电发热组件上设置有高导热材料层90，这样改变了充电发热组件热流量分配，因空气间隙22传递的热量少，高导热材料层90能迅速将充电发热组件产生的热量向无线充电装置外壳的顶部201外侧散热，从而大大减少了流向初级线圈40临近的外壳的底部203的热流量，降低了外表面的温度和温升速度，这种结构不仅改变了热流量分配，还提高了散热效果。

如图2所示，本发明无线充电装置优选的第二实施例，该无线充电装置200包括外壳20a，设置于外壳20a内的充电发热组件，其中外壳20a具有靠近皮肤的底部203a以及相对的顶部201a，连接在顶部201a和底部203a之间的为外壳20a的侧部202a，充电发热组件临近底部203a设置。具体的，外壳还包括内层204a，充电发热组件支撑在内层204a底部上，从而使得充电发热组件和外壳的底部203a之间也具有空气间隙22a，或者可以说外壳20a的侧部和底部构造为双层壳体，双层壳体之间设置空气间隙。因空气的热导率极低，设置空气间隙22a可以大大的减少充电发热组件上产生的热量传递到外壳的底部203a。进一步的，可以将外壳的底部203a的材质构造为塑料或者其它热导率较低的材料，如PC材料(聚碳酸酯)、ABS树脂等等，如此便可以进一步减少传导到外壳的底部203a的热量，另外，内层204a底部的材质也可以构造为塑料或者其它热导率较低的材料，充电发热组件上产生的热量会较少的通过内层204a来传导。这样，便可以通过增加充电发热组件下部的热阻的方式减少热量到外壳底部203a的传递。

本实施例中进一步的，充电发热组件上部设置导热材料层90a，导热材料层90a与外壳的顶部201a直接接触，如此，充电发热组件产生的热量经导热材料层90a直接传导至外壳的顶部201a到达周围环境。优选的，导热材料层90a构造为具有高热导率的材料，如铝合金材料、铜片等等。外壳的顶部201a的材质构造为金属或者其它热导率高的材料，如铝合金6061。这样，便可以通过减小充电发热组件上部的热阻的方式增大热量到外壳顶部201a的传递。

具体的，本实施例中充电发热组件包括设置在内层底部的印刷电路板（PCB）组件60a、初级线圈40a，其中印刷电路板（PCB）组件60a和初级线圈40a并排布置，初级线圈40a即是给植入体内的医疗装置进行充电的充电发射线圈。初级线圈40a临近外壳的底部203a设置，如此，当无线充电装置给植入医疗装置充电的时候，无线充电装置直接贴在人体皮肤上或者单衣上，初级线圈40a距离植入医疗装置的位置较近，从而提高充电效率。

进一步的，初级线圈40a的背面，也就是背向外壳底部203a的那一面设置磁屏蔽层50a，设置磁屏蔽层50a的作用与第一实施例相同，这里不再赘述。印刷电路板（PCB）组件60a包括印刷电路板（PCB）601a、用于支撑印刷电路板601a的支撑件以及设置于印刷电路板上的高发热器件602a，导热材料层90a设置于磁屏蔽层50a以及印刷电路板（PCB）组件60a上，初级线圈40a产生的热量大部分经过磁屏蔽层50a传到导热材料层90a，在导热材料层90a上热流量沿着水平方向迅速扩散，同时传导至外壳顶部201a到达周围环境。同理，PCB上高发热器件602a产生的热量大部分经由导热材料层90a及外壳顶部201a，最终到达周围环境中。

本发明无线充电装置优选的第二实施例中，通过合理配置无线充电装置内部结构，在无线充电装置外壳侧壁202a和底部203a设置有空气间隙层，无线充电装置顶部201a设置呈高导热的外盖，且充电发热组件上设置有高导热材料层，这样改变了充电发热组件热流量分配，因空气间隙层传递的热量少，导热材料层能迅速将充电发热组件产生的热量向无线充电装置外壳20a的顶部201a散热，从而大大减少了流向初级线圈40a所在侧底部203a的热流量，降低了底部203a表面的温度和温升速度，这种结构不尽改变了热流量分配，还提高了散热效果。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。