[发明专利]基于电压反馈的无线无源植入式医疗装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线无源植入式医疗装置供能技术领域，特别涉及一种基于电压反馈的无线无源植入式医疗装置及其控制方法。

背景技术

随着微电子技术的发展和医学水平的提高，植入式医疗装置得到越来越广泛的应用，从心脏起搏器、脑深度刺激器、脊髓刺激器到人工细胞和人工器官等。植入式医疗装置制作工艺较高，普遍价格昂贵。然而目前，绝大多数的植入式医疗装置仍然依靠电池供电，受电池容量限制，使用寿命大概只有3-5年之久。电池一旦耗尽，就需手术更换，这将给患者带来巨大经济负担，同时身体上也要承受创伤和痛苦。

中国发明专利“一种无线无源的测量方法和电路”（公开号：CN102003973A）公开一种测量电路，分内外两部分。电路中包含外部和内部一对线圈，外部线圈通过电磁耦合的方式为内部电路供电，可实现无需电池下的人体参数测量。中国发明专利“一种无线无源测量装置”（公开号：CN102944259A）提出一种基于法拉电容的无线无源测量装置，次级线圈上的交流电经整流滤波和稳压处理后由充电管理模块为法拉电容充电，以供测量电路使用。

以上两种实施方案都可用于植入式医疗人体参数测量，而且植入式电路部分都不含电池，可无限期延长其使用寿命。然而两者体外供电采用恒定功率方式，能量利用率低，不仅对能量是一种浪费，还会减少外部供电电池的寿命，另外当体内体外线圈间距发生变化时，需要手动调节发射端功率，使用不灵活。

发明内容

本发明提供了一种基于电压反馈的无线无源植入式医疗装置及其控制方法，本发明在无线供电时，通过检测接收端的电压情况，调整发射端的功率，可解决无线无源植入式医疗装置供电中能量利用率低的问题，详见下文描述：

一种基于电压反馈的无线无源植入式医疗装置，包括：体外控制器和体内植入式医疗装置两部分，所述体外控制器包括：第一微处理器、PWM发生器和BUCK电路，所述体内植入式医疗装置包括：电压反馈电路，所述电压反馈电路连接在整流滤波电路之后且与医疗执行器并联，

所述电压反馈电路由两个串联的电阻构成，两电阻中间引出抽头作为ADC的采样端，所述电压反馈电路将所述医疗执行器的采样电压反馈至所述第一微处理器；所述第一微处理器

根据所述采样电压调节所述PWM发生器输出方波的占空比，以控制所述BUCK电路输出电压大小。

所述无线无源植入式医疗装置还包括：可充电电池和充电管理模块，

所述充电管理模块负责电池充电管理并将所述可充电电池的电量情况反馈给所述第一微处理器，所述第一微处理器控制显示模块显示电池电量。

所述无线无源植入式医疗装置还包括：功率放大电路和驱动电路，

所述功率放大电路由四个N沟道场效应管连接成全桥拓扑结构，所述功率放大电路输入端与所述驱动电路输出端连接，所述驱动电路由一个全桥驱动芯片或者两个半桥驱动芯片构成，所述驱动电路输入端控制信号为所述第一微处理器输出的完全对称方波。

一种无线无源植入式医疗装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

（1）设定电压反馈电路采样端的最优电压V_ADP；

（2）获取电压差值ΔV_AD=V_AD-V_ADP；

其中，V_AD=R2/(R1+R2)*V0，V0为整流滤波电路输出的直流电压；R1、R2为串联电阻的电压，且R1+R2>10Ri,R1、R2阻值配比合理，使V_AD<V1，Ri为后级电路输入电阻；V1为稳压电路的输出电压；（3）根据所述电压差值和预设范围[-a,a]对PWM发生器输出方波的占空比进行控制；

当|ΔV_AD|-a<0或者|ΔV_AD|-a=0时，D_n=D_n-1，Dn为第n次进行发射功率调整时PWM发生器输出方波的占空比，D_n-1为第n-1次进行发射功率调整时PWM发生器输出方波的占空比；

当|ΔV_AD|-a>0时，D_n=D_n-1-k*ΔV_AD，k为调节系数。