一种用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置的制作方法

本发明涉及一种用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置，属于无线充电技术领域。

背景技术：

心脏起搏器是一种植入于体内的电子治疗仪器，通过脉冲发生器发放电脉冲，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。电脉冲能量来自置于体内的电池，因此心脏起搏器使用一定年限后，必须更换电池以持续提供电脉冲能量。

为解决心脏起搏器更换电池的问题，不少研究者提出了对心脏起搏器电池进行无线充电的方案。但受无线充电技术发展的限制，所提方案主要采用传统的电磁能量转换方式，即能量的发射单元和接收单元各安装一个线圈，接收单元的天线感应变化的磁场、而产生感应电动势，经过滤波、稳压等处理后，即可对电池进行充电。但是，这些充电方案都是近场充电，在充电进行时，能量接收单元必须靠近能量发射单元，接收单元线圈平面的变化也会影响能量接受的效果。这就限定了使用者在充电时必须保持着与能量发射单元相固定的位置关系，限制了使用者的自由。而且，由于能量接收单元接收线圈的存在，无法实现设备的小型化。充电时使用者可自由活动的小型化远场无线充电心脏起搏器更符合市场需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置，通过射频电磁波来传递能量，可实对起搏器的远距离、全方位充电。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置，包括射频无线功率发射装置和置于心脏起搏器中的高频无线感应充电装置；

其中，射频无线功率发射装置包括工频电源、高频电流调制、半球形底座、以及至少两个射频电磁波发射天线，各个射频电磁波发射天线分布设置于半球形底座的球形面上，工频电源的输出端与高频电流调制的输入端相连接，工频电源与高频电流调制固定设置于半球形底座中，各个射频电磁波发射天线分别与高频电流调制的输出端相连接，半球形底座的底面位置固定设置，各个射频电磁波发射天线工作、所发出的射频电磁波共同覆盖所设区域；

高频无线感应充电装置包括射频电磁波接收天线和高频电流调理，射频电磁波接收天线为磁感线圈结构，射频电磁波接收天线与高频电流调理的输入端相连接，高频电流调理的输出端与起搏器的电池相连接，高频无线感应充电装置与心脏起搏器位于射频无线功率发射装置所设区域中时，射频电磁波接收天线在射频无线功率发射装置所发射频电磁波的作用下产生电能、经高频电流调理为起搏器的电池进行供电。

作为本发明的一种优选技术方案：所述射频无线功率发射装置还包括至少两个控制开关，所述半球形底座球形面阵列划分为各个阵列区域，控制开关的数量与半球形底座球形面上阵列区域的数量相等，且各个控制开关分别与半球形底座球形面上各个阵列区域一一对应，半球形底座球形面上各阵列区域中的射频电磁波发射天线经对应控制开关、与所述高频电流调制相连接，半球形底座球形面上各阵列区域中的射频电磁波发射天线在所连控制开关的控制下、发出射频电磁波。

作为本发明的一种优选技术方案：所述射频无线功率发射装置中还包括至少两个功率传输检测单元，功率传输检测单元的数量与半球形底座球形面上阵列区域的数量相等，且各个功率传输检测单元分别与半球形底座球形面上各个阵列区域一一对应，各个功率传输检测单元分别与半球形底座球形面上、对应阵列区域中的射频电磁波发射天线相连接，各个功率传输检测单元用于检测所连射频电磁波发射天线是否有谐振输出，各个功率传输检测单元的反馈端分别与高频电流调制相连接，高频电流调制针对有谐振输出的连射频电磁波发射天线、进行发射功率的提高。

作为本发明的一种优选技术方案：所述高频无线感应充电装置中射频电磁波接收天线采用pcb平面制作方式，获得磁感线圈结构。

作为本发明的一种优选技术方案：所述射频无线功率发射装置中半球形底座以其底面向上的姿态、悬置于所设区域的上方；或者以其底面面向墙壁的姿态、设置于所设区域墙壁上，且半球形底座的球面面向心脏起搏器的活动空间。

作为本发明的一种优选技术方案：所述各个射频电磁波发射天线工作、所发出射频电磁波的频段在850mhz到950mhz之间。

作为本发明的一种优选技术方案：所述各个射频电磁波发射天线分别均为射频电磁波发射天线阵列。

本发明所述一种用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明所设计用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置，通过射频电磁波来传递能量，实现能量在0-4.5米的范围内传输，能够针对起搏器进行远距离、全方位充电，提高了能量传输的距离；其中通过半球形底座设计的射频无线功率发射装置，能够针对所设区域的各个角度实现射频电磁波的覆盖，由此实现高频无线感应充电装置在所设区域中的任意位置，均可实现射频电磁波充电，解除了原有能量接收单元与发射单元之间需保持固定位置关系的约束，让起搏器的充电方式更加便捷，使得起搏器使用者不受充电操作、而影响其自身活动，由此即可延长充电时间，减小能量传输功率，更有利于能量发射单元与接收单元的小型化，有利于起搏器与充电单元的集成设计，降低设备成本。

附图说明

图1是本发明设计用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置的模块示意图；

图2a是本发明设计用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置中半球形底座俯视图；

图2b是本发明设计用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置中半球形底座侧视图；

图3是本发明设计用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置的应用示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明设计了一种用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置，包括射频无线功率发射装置和置于心脏起搏器中的高频无线感应充电装置。

其中，如图1所示，射频无线功率发射装置包括工频电源、高频电流调制、半球形底座、以及至少两个射频电磁波发射天线，各个射频电磁波发射天线分布设置于半球形底座的球形面上，工频电源的输出端与高频电流调制的输入端相连接，工频电源与高频电流调制固定设置于半球形底座中，各个射频电磁波发射天线分别与高频电流调制的输出端相连接，半球形底座的底面位置固定设置，各个射频电磁波发射天线工作、所发出的射频电磁波共同覆盖所设区域，实际应用中，半球形底座如图2a和图2b所示。

实际应用中，射频无线功率发射装置还包括至少两个控制开关、至少两个功率传输检测单元，所述半球形底座球形面阵列划分为各个阵列区域，控制开关的数量与半球形底座球形面上阵列区域的数量相等，且各个控制开关分别与半球形底座球形面上各个阵列区域一一对应，半球形底座球形面上各阵列区域中的射频电磁波发射天线经对应控制开关、与所述高频电流调制相连接，半球形底座球形面上各阵列区域中的射频电磁波发射天线在所连控制开关的控制下、发出射频电磁波。

功率传输检测单元的数量与半球形底座球形面上阵列区域的数量相等，且各个功率传输检测单元分别与半球形底座球形面上各个阵列区域一一对应，各个功率传输检测单元分别与半球形底座球形面上、对应阵列区域中的射频电磁波发射天线相连接，各个功率传输检测单元用于检测所连射频电磁波发射天线是否有谐振输出，各个功率传输检测单元的反馈端分别与高频电流调制相连接，高频电流调制针对有谐振输出的连射频电磁波发射天线、进行发射功率的提高。

高频无线感应充电装置包括射频电磁波接收天线和高频电流调理，射频电磁波接收天线为磁感线圈结构，射频电磁波接收天线与高频电流调理的输入端相连接，高频电流调理的输出端与起搏器的电池相连接，高频无线感应充电装置与心脏起搏器位于射频无线功率发射装置所设区域中时，射频电磁波接收天线在射频无线功率发射装置所发射频电磁波的作用下产生电能、经高频电流调理为起搏器的电池进行供电。

上述技术方案所设计用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置，在实际应用当中，高频无线感应充电装置中射频电磁波接收天线采用pcb平面制作方式，获得磁感线圈结构；各个射频电磁波发射天线分别均为射频电磁波发射天线阵列。

且在具体应用实时中，如图3所示，射频无线功率发射装置中半球形底座以其底面向上的姿态、悬置于所设区域的上方，例如标记2所示位置；或者以其底面面向墙壁的姿态、设置于所设区域墙壁上，且半球形底座的球面面向心脏起搏器的活动空间，例如标记1和标记3-5所示位置；心脏起搏器的使用者可活动在房间内任意位置，例如标记6-8所示位置。各个射频电磁波发射天线工作、所发出射频电磁波的频段在850mhz到950mhz之间；实际实施中，各个射频电磁波发射天线工作、所发出的射频电磁波共同覆盖所设区域，装配心脏起搏器的人只需在射频电磁波覆盖的区域中活动，即可实现无线充电；并且各个功率传输检测单元的设计引入，各个功率传输检测单元分别与半球形底座球形面上、对应阵列区域中的射频电磁波发射天线相连接，当半球形底座球形面上、某一个阵列区域中的射频电磁波发射天线工作，针对心脏起搏器进行无线充电时，该阵列区域中的射频电磁波发射天线所连接的功率传输检测单元，即可检测出该射频电磁波发射天线有谐振输出，该功率传输检测单元将该反馈发送至高频电流调制，则高频电流调制针对该有谐振输出的连射频电磁波发射天线、进行发射功率的提高，进一步提高此时针对起搏器的无线充电效率。

上述技术方案所设计用于心脏起博器的全方位远距离无线充电装置，通过射频电磁波来传递能量，实现能量在0-4.5米的范围内传输，能够针对起搏器进行远距离、全方位充电，提高了能量传输的距离；其中通过半球形底座设计的射频无线功率发射装置，能够针对所设区域的各个角度实现射频电磁波的覆盖，由此实现高频无线感应充电装置在所设区域中的任意位置，均可实现射频电磁波充电，解除了原有能量接收单元与发射单元之间需保持固定位置关系的约束，让起搏器的充电方式更加便捷，使得起搏器使用者不受充电操作、而影响其自身活动，由此即可延长充电时间，减小能量传输功率，更有利于能量发射单元与接收单元的小型化，有利于起搏器与充电单元的集成设计，降低设备成本。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。