CN103401322A - 用于胃肠道诊查微系统的无线能量接收线圈 - Google Patents
用于胃肠道诊查微系统的无线能量接收线圈 Download PDFInfo
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Abstract
一种医疗器械技术领域的用于胃肠道诊查微系统的无线能量接收线圈，该线圈包括：磁芯、第一相线圈、第二相线圈，其中：磁芯套置于微型胃肠道诊查微系统外侧，第一相线圈绕制于磁芯外侧，第二相线圈绕制于第一相线圈外侧。本发明可以有效提高胃肠道诊查微系统空间利用率，有利于胃肠道诊查微系统小型化，同时空心圆柱无线供能线圈与电容串联，组成LC振荡电路，产生感应能量，后续经过整流、滤波、稳压，为微型胃肠道诊查微系统提供稳定充足的能量，解决胃肠道诊查微系统能能供应问题。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种医疗器械技术领域的装置，具体是一种用于胃肠道诊查微系统的无线能量接收线圈。
背景技术
现代快速的生活节奏改变了传统饮食结构，更加之环境污染、食品安全等一系列问题的出现，世界上消化道疾病的发病率正以每年2%的速度上升，而我国消化道疾病的发病率增速是世界水平的两倍。消化道疾病是一种常见的多发病，发病率占世界总人口的10%～20%，且肠道疾病种类多样，癌症恶性度高，极大危害了人类身体健康。
目前，胃肠道疾病常规检查方式是插入式传统内窥镜。由于消化道狭窄曲折，传统内窥镜长距离插入困难，使胃肠道诊断存在盲区，而且传统内窥镜在操作过程中使患者承受巨大痛苦，同时有可能引起诸多并发症。为克服传统内窥镜的缺陷，被动式胶囊内窥镜系统应运而生。胶囊内窥镜能随着肠道的蠕动运动，遍历全消化道。胶囊内窥镜通常采用微型电池供电，由于电池的限制，工作时间短，在检查中容易出现盲区或产生漏检。
经对现有技术的文献检索发现，日本的RF System Lab公布了一款基于无线供能的NORIKA胶囊内窥镜，该胶囊内镜集成了视频模块、无线通讯模块、信息处理模块，无线能量传输模块等。通过无线供能模块，胶囊内窥镜获得正常工作所需能量。NORIKA胶囊内镜虽然解决了工作时间限制的问题，但无线能量传输模块产生的电流较低，且无线能量传输模块采用漆包线与实心磁芯正交绕制，空间利用率较低，不利于小型化。
中国专利文献号CN102593964A公开日2012-07-18，公开了一种具有方向适应性的磁耦合谐振式无线供电方法及装置，该技术包括利用一能量发射线圈在高频功率信号激励下产生交变磁场，与所述发射线圈对应设置由三个在x、y、z轴方向上构成三维正交结构的接收线圈组成的能量接收单元，使所述能量接收单元中的接收线圈分别保持与所述发射线圈具有相同的谐振频率并产生磁耦合谐振，通过电压处理电路将所述三个接收线圈获取的交流电压转化为满足负载要求的直流电压。但是该技术中由X，Y，Z轴方向上构成的三维正交结构接收线圈导致负载该线圈尺寸较大，绕制复杂，且空间姿态稳定度不高，空间利用率不高，不利于胃肠道诊查微系统微型化。
综上所述，基于无线供能的胃肠道诊查微系统虽然是对胃肠道疾病进行诊断、治疗的终极解决方案，但目前由于无线供能模块存在缺点和不足，使得基于无线功能的胃肠道诊查微系统需进一步的改进和提高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于胃肠道诊查微系统的无线能量接收线圈，套置于胃肠道诊查微系统外侧，有效提高空间利用率，实现能量接收的全向性，为微型胃肠道诊查微系统提供充足稳定的能量。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：包括：磁芯、第一相线圈、第二相线圈，其中：磁芯套置于微型胃肠道诊查微系统外侧，第一相线圈绕制于磁芯外侧，第二相线圈绕制于第一相线圈外侧；
所述的第一相线圈和第二相线圈励磁线由多股漆包线组成。
所述的磁芯为空心圆柱磁环磁芯，该空心圆柱无线能量接收线圈轴向投影为圆，在侧面投影为椭圆，而线圈在同一侧面上投影所得椭圆短半轴为渐变的过程。
所述的无线能量接收线圈优选置于微型胃肠道诊查微系统外侧。
本发明涉及上述无线能量接收线圈的应用，将其置于微型胃肠道诊查微系统外侧，进行具有方向适应性的磁耦合谐振式无线供能，具体为：与电容组成LC振荡回路后，在高频功率信号激励下产生交变磁场，使空心圆柱无线能量接收线圈与发射线圈谐振频率保持一致，从而与接收线圈产生磁耦合，再进行整流并联，为微型胃肠道诊查微系统提供充足稳定的能量。
技术效果
与现有技术相比，本发明通过在空心圆柱磁芯上绕制正交椭圆线圈，实现为胃肠道诊查微系统提供充足稳定能量。空心圆柱无线能量接收线圈放置于胃肠道诊查微系统外侧，有效提高胃肠道诊查微系统空间利用率，实现胃肠道诊查微系统微型化。
附图说明
图1为本发明三维结构示意图。
图2为本发明与胃肠道诊查微系统装配示意图。
图3为本发明总有效励磁面积最小时示意图；
图a中磁场垂直于第二相线圈的对称面，图b中磁场垂直于第一相线圈对称面。
图4为本发明总有效励磁面积最大时示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例包括：磁芯1、第一相线圈2、第二相线圈3，其中：磁芯1套置于微型胃肠道诊查微系统外侧，第一相线圈2绕制于磁芯1外侧，第二相线圈3绕制于第一相线圈2外侧。
所述的第一相线圈2和第二相线圈3励磁线由多股漆包线组成。
所述的磁芯1为空心圆柱磁环磁芯。
所述的线圈通过以下方式制备得到：
步骤1、将第一相线圈2励磁线从磁芯1上端面任意一点a点作为引入点引入漆包线后经过与a点成点对称的b点后返回a点构成椭圆绕制，然后励磁线每次顺时针方向移动固定步距，重复进行椭圆绕制的操作直到第一相线圈2的引入点经顺时针方向转过180°回到a点。
所述的步骤1中的第一相线圈优选采用多层绕制，即重复步骤1的方式绕制多次以满足无线供能的要求。
步骤2、在第一相线圈2的外侧绕制第二相线圈3，即以步骤1中的a点相差90°的位置的c点作为第二相线圈3的引入点，引入漆包线后经过与c点成点对称的d点(图中未示出)后返回c点构成椭圆绕制，然后励磁线每次顺时针方向移动固定步距，重复进行椭圆绕制的操作直到第二相线圈3的引入点经顺时针方向转过180°回到c点，完成绕制。
所述的步骤2中的第二相线圈优选采用多层绕制，即重复步骤2的方式绕制多次以满足无线供能的要求。
所述的点对称以空心圆柱磁芯的中心点为对称点。
所述的固定步距为励磁线直径。
将本实施例中制备得到的空心圆柱无线能量接收线圈与电容组成LC振荡回路，感应产生能量，感应得到交流点经整流、滤波、稳压，即可为微型胃肠道诊查微系统提供稳定充足的能量，其励磁分析如下：
如图3a中磁场垂直于第二相线圈的对称面，图3b中磁场垂直于第一相线圈对称面，这两种情况下，本实施例的有效励磁面积最小。图中B为磁感应强度。
当磁场方向平行于磁环轴向时，绕制在磁环上的每一匝漆包线在垂直于磁场方向的投影是与磁环外圆相等的圆形，且所有匝的投影相同。
当磁场方向垂直于磁环轴时，第一相线圈2和第二相线圈3出现感应电动势相抵消的现象。磁场方向垂直于第一相线圈2或第二相线圈3的对称面时，此时总的感应电动势与单一相线圈在相同环境下相同，如图3所示。磁场方向与第一相线圈2和第二相线圈3的对称面夹角均为45°时，此时总感应电动势为两相线圈感应电动势的叠加，如图4所示。
由上述实施例可以看出，通过绕制特殊的空心圆柱无线供能线圈，将其套置于微型胃肠道诊查微系统的外侧，可以有效提高胃肠道诊查微系统的空间利用率，有利于胃肠道诊查微系统的小型化，同时空心圆柱无线供能线圈与电容串联，组成LC振荡电路，产生感应能量，后续经过整流、滤波、稳压，为微型胃肠道诊查微系统提供稳定充足的能量，解决胃肠道诊查微系统的能量供应问题。
Claims (9)
1.一种用于胃肠道诊查微系统的无线能量接收线圈，其特征在于，包括：磁芯、第一相线圈、第二相线圈，其中：磁芯套置于微型胃肠道诊查微系统外侧，第一相线圈绕制于磁芯外侧，第二相线圈绕制于第一相线圈外侧。
2.根据权利要求1所述的无线能量接收线圈，其特征是，所述的第一相线圈和第二相线圈励磁线由多股漆包线组成。
3.根据权利要求1所述的无线能量接收线圈，其特征是，所述的磁芯为空心圆柱磁环磁芯。
4.一种根据上述任一权利要求所述无线能量接收线圈的制备方法，其特征在于，通过以下方式制备得到：
步骤1、将第一相线圈励磁线从磁芯上端面任意一点a点作为引入点引入漆包线后经过与a点成点对称的b点后返回a点构成椭圆绕制，然后励磁线每次顺时针方向移动固定步距，重复进行椭圆绕制的操作直到第一相线圈的引入点经顺时针方向转过180°回到a点；
步骤2、在第一相线圈的外侧绕制第二相线圈，即以步骤1中的a点相差90°的位置的c点作为第二相线圈的引入点，引入漆包线后经过与c点成点对称的d点后返回c点构成椭圆绕制，然后励磁线每次顺时针方向移动固定步距，重复进行椭圆绕制的操作直到第二相线圈的引入点经顺时针方向转过180°回到c点，完成绕制。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的步骤1中的第一相线圈或所述的步骤2中的第二相线圈采用多层绕制以获得多层结构的线圈满足无线供能的要求。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的点对称以空心圆柱磁芯的中心点为对称点。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的固定步距为励磁线直径。
8.一种根据上述任一权利要求中所述的无线能量接收线圈的应用，其特征在于，将其置于微型胃肠道诊查微系统外侧，进行具有方向适应性的磁耦合谐振式无线供能。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征是，所述的应用具体为：与电容组成LC振荡回路后，在高频功率信号激励下产生交变磁场，使空心圆柱无线能量接收线圈与发射线圈谐振频率保持一致，从而与接收线圈产生磁耦合，再进行整流并联，为微型胃肠道诊查微系统提供充足稳定的能量。
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104352211A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-02-18 | 上海交通大学 | 无线供能的胃肠道微型检测平台系统 |
| CN108448742A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-24 | 河南师范大学 | 一种用于胆囊内窥镜的无线供电装置 |
| CN110380521A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-25 | 上海交通大学 | 用于胃肠道微型机器人的三线圈无线供能系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050065407A1 (en) * | 2003-09-18 | 2005-03-24 | Olympus Corporation | Energy supplying coil and capsule endoscope system |
| EP1868280A2 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-19 | Olympus Corporation | Wireless power feeding system and capsule endoscope system applied with the same |
| JP2008178544A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Olympus Corp | 無線給電システム、カプセル内視鏡、及びカプセル内視鏡システム |
| CN102122846A (zh) * | 2010-12-18 | 2011-07-13 | 浙江大学 | 用于植入式无线遥测的无线供能装置 |
| CN102215733A (zh) * | 2008-11-18 | 2011-10-12 | 奥林巴斯株式会社 | 胶囊型医疗装置、供电装置以及供电系统 |
| CN103236345A (zh) * | 2013-05-07 | 2013-08-07 | 上海交通大学 | 具有方向适应性的无线供能接收线圈 |
-
2013
- 2013-08-12 CN CN201310350284.2A patent/CN103401322B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050065407A1 (en) * | 2003-09-18 | 2005-03-24 | Olympus Corporation | Energy supplying coil and capsule endoscope system |
| EP1868280A2 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-19 | Olympus Corporation | Wireless power feeding system and capsule endoscope system applied with the same |
| JP2008178544A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Olympus Corp | 無線給電システム、カプセル内視鏡、及びカプセル内視鏡システム |
| CN102215733A (zh) * | 2008-11-18 | 2011-10-12 | 奥林巴斯株式会社 | 胶囊型医疗装置、供电装置以及供电系统 |
| CN102122846A (zh) * | 2010-12-18 | 2011-07-13 | 浙江大学 | 用于植入式无线遥测的无线供能装置 |
| CN103236345A (zh) * | 2013-05-07 | 2013-08-07 | 上海交通大学 | 具有方向适应性的无线供能接收线圈 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李国丽等: "外磁场驱动的无线内窥镜磁场线圈的设计方法研究", 《中国科学技术大学学报》 * |
| 贾智伟等: "基于生物安全性的无线能量传输系统接收线圈优化设计", 《上海交通大学学报》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104352211A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-02-18 | 上海交通大学 | 无线供能的胃肠道微型检测平台系统 |
| CN108448742A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-24 | 河南师范大学 | 一种用于胆囊内窥镜的无线供电装置 |
| CN110380521A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-25 | 上海交通大学 | 用于胃肠道微型机器人的三线圈无线供能系统 |
| CN110380521B (zh) * | 2019-07-02 | 2023-03-14 | 上海交通大学 | 用于胃肠道微型机器人的三线圈无线供能系统 |
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