[发明专利]基于经皮能量传输的无线体内充电系统

说明书

技术领域

本发明设计一种医疗器械技术领域的装置，具体是一种适用于人工肛门括约肌的基于经皮能量传输的无线体内充电系统。

背景技术

大便失禁是临床上常见的一种病症，据资料统计成年人的发病率高达2%，65岁以上者发病率可达7%，实际上这种病症的发病率常因患者羞于求医而被低估。大便失禁是指肛管括约肌失去对粪便及气体排出的控制能力，它容易造成多种并发症，不仅给患者带来极大痛苦，而且给护理工作带来诸多困难，随着人口老龄化趋势的发展，大便失禁已经成为临床急需解决的病症之一。

人工肛门括约肌是使用人造器官-人工肛门括约肌模拟正常肛门外括约肌的生理功能来治疗大便失禁病症。国外在临床上已经将人工肛门括约肌(Artificial Anal Sphincter)用于外科治疗大便失禁病症，并取得良好的效果。但能量供给问题一直是上述设备的“瓶颈”，早期体外拖缆式供电方式因其术后的高感染率和并发症已被淘汰，对于大功耗移植设备传统电池供电也因体积大寿命短而无法得到广泛应用。随着经皮能量传输（transcutaneous energy transfer,TET）技术的不断发展，基于TET的充电电池供电成为此类设备的最佳选择，其安全性和便捷性不言而喻。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103296778A，公开日2013-09-11，记载了一种无线能量传输系统，通过将无线能量传输系统的磁共振发射模块和磁共振接收模块的共振线圈设计为平面螺旋导电线圈，调节线圈的螺旋圈数、线圈外径以及螺旋间距，对平面螺线导电线圈的固定频率进行一定的调节，使平面螺线导电线圈的固有频率与系统工作频率完全匹配，进而较大地提高能量传输效率。但该技术所设计的线圈较多，4个线圈的位置相对固定，参数调节复杂，抗干扰性较低，不适用于植入式人工脏器的供电方式。

中国专利文献号CN103222199A，公开日2013-07-24，公开了一种用于无线电力发射以为可嵌入可充电装置充电的设备，其包括：接收器，其经配置以从所述可嵌入可充电装置接收所储存电力状态；以及发射器，其经配置以基于所述所储存电力状态而无线发射电力以为所述可嵌入可充电装置充电。但该技术并未涉及到能量线圈的设计规范和要求，不适用于人工肛门括约肌的无线电力。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于经皮能量传输的无线体内充电系统，成功避免体外拖缆式供电方式的高感染率和并发症；并解决了传统TET系统需要随身佩戴造成的诸多不便；其中的平面二维螺线磁芯线圈易于移植佩戴，传输效率高，使整个植入式人工肛门括约肌系统更加人性化。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：包括：无线能量发射端和无线能量接收端，其中：无线能量发射端由逆变电路及发射线圈组成，无线能量接收端由LC谐振回路、整流滤波电路和负载电路组成。

所述的LC谐振回路由接收线圈和补偿电容组成；补偿电容大小为：其中：f为无线能量传输频率，L为线圈的电感值。

所述的负载电路包括：稳压电路、充电电路和括约肌假体。

所述的发射线圈和接收线圈均为：铁氧体磁环作为衬底、磁芯凸台、绕制于铁氧体磁环上的二维螺旋线圈，该二维螺旋线圈由若匝多股Litz绞线组成，每匝绞线可由不同股数不同线径的单根Litz线组成。

所述的括约肌假体包括：若干竖直排布的指节机构和收放执行机构，其中：指节机构为圆环形结构且包括若干依次转动连接的指节件，收放执行机构包括：驱动绳、两个卷扬轮和与充电电路的输出端相连的微型电机，其中：驱动绳顺次穿过指节机构的各个指节件，驱动绳一端固定在末端指节件上，另一端穿过卷扬轮上设置的圆形孔，并固定在卷扬轮上，两个卷扬轮与微型电机相连，通过卷扬轮实现驱动绳的收放，进而带动各个指节件沿径向收缩或扩张，实现指节机构整体内径的变化。

技术效果

与现有技术相比，本发明系统小型化、质量轻，体内线圈植入腰部皮下，充电时将体外发射线圈置于体内线圈上方，贴紧皮肤，打开体外发射系统便可对体内电池充电，冲完电后即可移除体外发射系统，减少拖缆式和电池供电的高感染率和寿命短的缺点，使得人工肛门括约肌方便人性化。此外，针对不同的充电过程中等效负载电阻的变化，系统无需复杂的控制电路，依靠自身的阻抗特性响应即可保证体内接收电压均在安全范围内变化。

附图说明

图1为经皮能量传输系统示意图。

图2为充电电路示意图。

图3为二维螺旋线圈示意图。

图4为发射接收线圈截面图。