一种皮瓣厚度检测电路及系统的制作方法

本发明属于植入式医疗器械领域，特别涉及一种皮瓣厚度检测电路及系统。

背景技术：

众所周知，电感耦合技术在植入式医疗器械中有广泛的使用，该技术能够进行信号传输，无线充电等功能，特别的，对于电子植入式医疗器械来说，该技术使植入体不再需要电池，而完全依靠体外部件供电，能够极大提高植入体的使用寿命。

在实际应用过程中，在植入式医疗器械使用电感耦合技术的一个问题是病患皮瓣厚度与电感耦合系数以及能量传输效率相关，而医疗器械使用者随着年龄、体重和性别不同，皮瓣厚度差异性非常大，这样对于电感耦合电路设计，特别是发射电路的设计提出了很高的要求，在未知皮瓣厚度信息的情况下，一般设计者只能用最大的功率进行发送，确保皮瓣厚度较厚的病人能够正常使用该医疗器械，但是这样对于大部分病人来说造成了不必要的能量浪费，减少了电池使用时间，因此，对于植入式医疗器械，能够准确地获得皮瓣厚度信息非常重要。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供皮瓣厚度检测电路及系统，使用该电路可以在不影响电感耦合电路正常工作的情况下，对皮瓣厚度进行自动实时监测，整个电路有功耗低，易于集成等优点。

为达到上述目的，本发明提供了一种皮瓣厚度检测电路，至少包括：感应线圈、幅值提取电路、滤波电路和数字测量电路，其中，

所述感应线圈的输出与所述复制提取电路的输入相连，其输出为交流信号，其信号幅度随着感应到的强度单调变化；

所述幅值提取电路，用于保留接收到的感应线圈输出的交流信号的最大幅值，并将该幅值变为直流电平作为输出；

所述滤波电路与幅值提取电路相连，用于将幅值提取电路的输出的高频分量进行滤波，输出平滑的直流电平；

所述数字测量电路，包括模数转换电路、时钟控制电路和寄存器，其中，

所述模数转换电路与滤波电路相连，将滤波电路输出的直流电平变为对应的数字信号；

所述时钟控制电路与模数转换电路和寄存器相连，为模数转换电路提供采用时间和控制开关信号，并为寄存器提供时钟信号；

所述寄存器与模数转换电路相连，用于保存测量后的数字信号。

优选地，所述幅值提取电路为全波或半波整流电路。

优选地，所述模数转换电路的测量精度为2～18比特。

优选地，所述模数转换电路的供电电压为1.8～3.3伏。

优选地，所述模数转换电路的时钟采样频率为10k～10m赫兹。

基于上述目的，本发明还提供了一种采用上述皮瓣厚度检测电路的系统，还包括电感耦合电路，其中，

所述电感耦合电路包括射频信号发生器、发射谐振电路和接收谐振电路，其中，

所述射频信号发生器与发射谐振电路相连，用于将需要发出的射频信号输送给发射谐振电路；

所述发射谐振电路，包括相连的发射线圈和串联谐振电容，其中，

发射线圈用于将射频信号发射给接收谐振电路；

串联谐振电容用于与发射线圈形成谐振电路，滤除其他频率噪声；

所述接收谐振电路，包括相连的接收线圈和并联谐振电容，其中，

接收线圈与发射线圈对心连接，用于接收发射谐振电路发出的信号；

并联谐振电容用于与接收线圈形成谐振电路，滤除其他频率噪声。

优选地，所述感应线圈与发射线圈对心放置，并与发射线圈在同一块印刷电路板上，感应线圈电感值小于发射线圈和接收线圈的电感值的1/8。

优选地，所述射频信号发生器的输出信号幅度为10～20伏。

本发明的有益效果在于：该电路完全位于体外，易于和电感耦合电路的发射线圈合并在同一印刷电路板上，功耗低，易于集成，有利于实现体外电路的小型化。该电路稳定可靠，易于操作，实现了数字化，能够实时记录皮瓣信息，也有利于其他电路提取皮瓣信息。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明实施例的皮瓣厚度检测电路中一具体应用实例的整体框图；

图2为本发明实施例的皮瓣厚度检测系统中一具体应用实例的具体框图；

图3为本发明实施例的皮瓣厚度检测系统中一具体应用实例的电路原理图；

图4为本发明实施例的皮瓣厚度检测系统中一具体应用实例的发射线圈和感应线圈在印刷电路板上布局示意图；

图5为本发明实施例的皮瓣厚度检测电路中一具体应用实例的不同皮瓣厚度对应信号波形比较图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

参见图1-3，所示为本发明实施例的皮瓣厚度检测电路10的整体框图、系统具体框图和电路原理图，其中，

皮瓣厚度检测电路10，至少包括：感应线圈110、幅值提取电路120、滤波电路130和数字测量电路140，其中，

所述感应线圈110用于感应电感耦合电路20中发射线圈221与接收线圈231的互感变化，输出为交流信号vsense，其信号幅度能够随着发射线圈221与接收线圈231距离变化而单调变化；

所述幅值提取电路120与感应线圈110相连，由第一二极管d1、第一电容c1、第二电容c2和第三电阻r3并联组成，第二电容c2一端与第三电阻r3连接，另一端接地gnd1。幅值提取电路120用于保留交流信号的最大幅值，滤除一部分高频信号，并将该幅值变为直流电平vin作为输出；

所述滤波电路130与幅值提取电路120相连，用于将幅值提取电路的输出的高频分量进行滤波，输出平滑的直流电平；

所述数字测量电路140，包括模数转换电路141、时钟控制电路142和寄存器143，其中，

所述模数转换电路141与滤波电路130相连，将滤波电路输出的直流电平变为对应的数字信号；

所述时钟控制电路142与模数转换电路141和寄存器143相连，为模数转换电路141提供采用时间和控制开关信号，并为寄存器143提供时钟信号；

所述寄存器143与模数转换电路141相连，用于保存测量后的数字信号。

基于上述目的，参见图3，所示为采用所述的皮瓣厚度检测电路的系统100的电路原理图，包括皮瓣厚度检测电路10和电感耦合电路20，其中，

所述电感耦合电路20包括射频信号发生器210、发射谐振电路220和接收谐振电路230，其中，

所述射频信号发生器210与发射谐振电路220相连，用于将需要发出的射频信号输送给发射谐振电路220；

所述发射谐振电路220，包括串联的发射线圈221和串联谐振电容222，具体实施例中还可以包括第一电阻r1，与串联谐振电容222串联，其中，

发射线圈221用于将射频信号发射给接收谐振电路230；

串联谐振电容222用于与发射线圈形成谐振电路，滤除其他频率噪声；

所述接收谐振电路230，包括并联的接收线圈231和并联谐振电容232，具体实施例中还可以包括第二电阻r2，与并联谐振电容232并联，一端接地gnd2，其中，

接收线圈231与发射线圈221对心连接，用于接收发射谐振电路220发出的信号；

并联谐振电容232用于与接收线圈231形成谐振电路，滤除其他频率噪声。

参见图4，所示为发射线圈221和感应线圈110在印刷电路板上布局示意图，所述感应线圈110与发射线圈221对心放置，并与发射线圈221在同一块印刷电路板上，但位于不同的电路层，感应线圈110电感值小于发射线圈221和接收线圈231的电感值的1/8。

进一步地，所述的皮瓣厚度检测电路10，所述幅值提取电路120为全波或半波整流电路。

进一步地，所述的皮瓣厚度检测电路10，其特征在于，所述模数转换电路141的测量精度为2～12比特。

进一步地，所述的皮瓣厚度检测电路10，其特征在于，所述模数转换电路141的供电电压为1.8～3.3伏。

进一步地，所述的皮瓣厚度检测电路10，其特征在于，所述模数转换电路141的时钟采样频率为10k～10m赫兹。

进一步地，所述的皮瓣厚度检测系统100，其特征在于，所述射频信号发生器210的输出信号幅度为10～20伏。

图5为本发明实施例的皮瓣厚度检测电路中一具体应用实例的不同皮瓣厚度对应信号波形比较图。曲线1是皮瓣厚度10毫米时感应线圈110的输出信号vsense(标度5伏/格)，曲线2是皮瓣厚度3毫米时感应线圈110的输出信号vsense(标度2伏/格)。从曲线1和曲线2的比较可以看出10毫米时皮瓣厚度越大，感应线圈110的输出越大。曲线3是皮瓣厚度10毫米时幅值提取电路120的输出信号，曲线4是皮瓣厚度3毫米时幅值提取电路120的输出信号。从曲线3和曲线4的比较来看，幅值提取电路120可以将感应线圈110的输出转化为稳定的直流输出，并随着皮瓣厚度增大而增大。曲线5是模数转换电路的串行输出，输出的值为0111，对应的皮瓣厚度为10mm。曲线6是模数转换电路的串行输出，输出的值为0011，对应的皮瓣厚度为3mm。从曲线5和曲线6可以看出，本发明可以成功检测皮瓣厚度并数字化输出。

本发明与现有的技术方案相比，该电路完全位于体外，易于和电感耦合电路的发射线圈合并在同一印刷电路板上，功耗低，易于集成，有利于实现体外电路的小型化。该电路稳定可靠，易于操作，实现了数字化，能够实时记录皮瓣信息，也有利于其他电路提取皮瓣信息。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。