[发明专利]具有发射功率自适应调节功能的经皮无线充电系统和方法

说明书

本发明涉及一种具有发射功率自适应调节功能的经皮无线充电系统，包括置于人体之外的体外充电器和置于人体之内的体内植入装置，体外充电器包括充电发射线圈，充电发射线圈端连接有检测控制电路用于控制充电发射线圈的发射功率，体内植入装置包括充电接收线圈，充电接收线圈连接有整流滤波电路、充电控制电路和可充电电池；所述检测控制电路包括微控制器、电源变换电路、驱动电路和电流检测电路；所述电流检测电路包括反馈网络和电流互感器，电流互感器一端连接充电发射线圈，另一端连接反馈网络，反馈网络连接至微控制器，与驱动电路形成一闭环反馈电路。本发明的方案通过体外发射单元检测充电发射线圈上电流的状态，来调整体外发射功率，使得发射功率调整为最低发射功率，调整过程中无需建立通信过程，发射功率的调节过程迅速。

技术领域

本发明涉及一种医疗器械相关技术领域，尤其，涉及一种具有发射功率自适应调节功能的经皮无线充电系统和方法。

背景技术

植入式医疗仪器种类很多，如植入式心脏起搏器、脑起搏器、神经刺激器、肌肉刺激器、心电记录器等，目前这些植入医疗仪器，均需要有电池或充电系统来实现仪器的正常工作。

在经皮无线充电应用中，有源植入式装置常用金属钛作为外壳来封装内部电子线路、电池等。金属外壳、内部金属部件等在无线充电时由于涡流效应会导致植入装置存在发热问题。同时，植入装置的位置不可见，为解决充电过程中的发热问题，体外充电器常需执行充电线圈位置调整操作，以及且经通信获取体内充电状态进而调节发射参数的操作，会导致充电建立过程时间过长。

发明内容

为解决经皮无线充电系统充电建立过程时间长、且因充电位置变动而经通信过程调整发射参数的时间过长等问题，本发明提供一种具有发射功率自适应调节功能的经皮无线充电系统，包括置于人体之外的体外充电器和置于人体之内的体内植入装置，其特征在于，体外充电器包括充电发射线圈，充电发射线圈端连接有检测控制电路用于控制充电发射线圈的发射功率，体内植入装置包括充电接收线圈，充电接收线圈连接有整流滤波电路、充电控制电路和可充电电池；所述检测控制电路包括微控制器、电源变换电路、驱动电路和电流检测电路；

所述电流检测电路包括反馈网络和电流互感器，电流互感器一端连接充电发射线圈，另一端连接反馈网络，反馈网络连接至微控制器，与驱动电路形成一闭环反馈电路。

进一步地，所述充电控制电路包括稳压电路、充电开关管、采样电阻、充电管理控制芯片和充电保护电路，充电管理控制芯片通过采集采样电阻上的压降来驱动充电开关管的导通程度。

进一步地，所述驱动电路包括驱动放大电路、全桥驱动电路和谐振电容，微控制器与驱动放大电路相连，驱动放大电路与全桥驱动电路相连，全桥驱动电路与谐振电容和充电发射线圈相连。

进一步地，所述整流滤波电路为全桥整流电路。

进一步地，所述充电接收线圈为空心线圈或内含高磁导率芯的线圈或涂覆有高磁导率薄膜的线圈。

进一步地，所述充电接收线圈与谐振电容并联或者串联形成并联谐振或者串联谐振回路。

进一步地，所述稳压电路为LDO稳压电路、电荷泵倍压电路或者DC/DC稳压器。

本发明还公开了一种具有发射功率自适应调节功能的经皮无线充电方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：体外充电器与体内植入装置建立通信；

S2：通过监测体外充电器发射线圈的电流，动态调整发射功率，实现体内植入装置的恒流充电；

S3：若体内植入装置充满电，则向体外充电器发送充满电信号，体内植入装置关闭，否则进行步骤S2；

S4：体外充电器关闭。

进一步地，在步骤S1之前，有S0步骤：体外充电器和体内植入装置均初始化。