[发明专利]一种基于谐振式无线电能传输的人体辅助供血装置

说明书

本发明提出了一种基于谐振式无线电能传输的人体辅助供血装置，属于无线电能传输领域，特别是涉及一种基于谐振式无线电能传输的人体辅助供血装置。解决了传统辅助供血泵体积大、质量大、不利于安装且创口裸露易造成感染的问题。它包括外置电池、母线电容、逆变器、主控器、中继线圈、发射线圈、发射侧谐振电容、接收线圈、接收侧谐振电容、高频整流桥、维持电容和电活性聚合物薄膜。它主要用于无线电能传输的人体辅助供血装置。

技术领域

本发明属于无线电能传输领域，特别是涉及一种基于谐振式无线电能传输的人体辅助供血装置。

背景技术

在针对心脏衰竭的病症治疗过程中，传统方法采用人体辅助供血泵，即在心脏主血管安装电机装置，辅助并替代心脏泵血功能，供给人体器官血液。现有技术中电机泵的体积较大，不利于外科医生安装，同时重量较重，对病人也是一种负担，最主要问题是需要通过皮下手术，外接电源线，将电机泵所需电源外置，这样长期的创口裸露，会造成细菌或病毒感染，从而严重威胁病人的生命健康。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种基于谐振式无线电能传输的人体辅助供血装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于谐振式无线电能传输的人体辅助供血装置，它包括发射侧系统和接收侧系统，所述发射侧系统包括外置电池、母线电容、逆变器、主控器、中继线圈、发射线圈和发射侧谐振电容，所述接收侧系统包括接收线圈、接收侧谐振电容、高频整流桥、维持电容和电活性聚合物薄膜，所述发射侧系统置于人体外部，其中外置电池与逆变器相连且并联有母线电容，主控器将信号传递给逆变器，逆变器与发射线圈相连且串联有发射侧谐振电容，中继线圈嵌套在发射线圈外部且中继线圈上设置有发射侧谐振电容，所述接收侧系统置于人体内部，其中接收线圈与高频整流桥相连且串联有接收侧谐振电容，高频整流桥与电活性聚合物薄膜相连且并联有维持电容。

更进一步的，所述外置电池为锂电池或镍氢电池，电压为24V-36V。

更进一步的，所述发射线圈外直径尺寸为8cm-12cm，所述中继线圈外直径尺寸为10cm-14cm，所述接收线圈外直径尺寸为4cm-6cm所述发射线圈(8)与中继线圈(7)在同一平面内。

更进一步的，所述发射线圈与中继线圈之间采用LC串联谐振式能量传输，所述中继线圈与接收线圈之间采用LC串联谐振式能量传输，传输距离为5cm-10cm。

更进一步的，所述高频整流桥中集成有高频整流滤波电路。

更进一步的，所述电活性聚合物薄膜分为三层，上下两层为铁电高分子聚合物，中间层为有机硅膜或VHB材料。

更进一步的，所述铁电高分子聚合物为聚偏氟乙烯。

更进一步的，所述电活性聚合物薄膜所需供电流为阶跃脉冲直流电，电压为100V-5kV，功率为5W-10W，通电时间需维持0.76秒。

更进一步的，所述电活性聚合物薄膜使用铝制金属箔片外加绝缘薄膜作为导线。

电活性聚合物薄膜为一种新型特殊材料，共分三层，上下两层为铁电高分子聚合物该类聚合物具有电子偶极距，中间层为有机硅膜或VHB材料，通过提供上下层直流电压使偶极矩方向反向变化，导致接入正极电源的电活性聚合物薄膜侧发生收缩，而负极维持原形变，从而电活性聚合物薄膜整体形态发生变化，通过阶跃脉冲直流电信号，可实现电活性聚合物薄膜规律形变。设计电活性聚合物薄膜14辅助供血结构紧密安装于血管壁外侧，使用铝制金属箔片外加绝缘薄膜代替传统导线，从而协同挤压血管壁，为心脏提供血液，可根据不同供血需求设计不同等级的辅助装置。其所需供电电压为100V-5kV，功率为5W-10W。由于电活性聚合物薄膜属于特殊负载，在通电与断电的过程中其系统的阻值及容值会发生变化，本发明中电活性聚合物薄膜的容值由10pF变化至30pF，阻值由1Mohm变化至2.5Mohm。