CN103560572A - 一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，该装置包括高频激励源（10）、发射单元（20）、接收单元（30）、能量转换单元（40）和可充电电池；通过发射单元（20）与接收单元（30）的谐振电路的磁耦合谐振，实现电能从发射侧到接收侧的无线传输。能量转换单元（40）对接收单元（30）的电能进行平滑处理，经由电池管理芯片，得到满足心脏起搏器可充电电池充电所需要的电能。其中，高频激励源（10）和发射单元（20）属于体外部件；接收单元（30）和能量转换单元（40）属于体内部件。该装置通过无线方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电，从而延长电池的使用寿命，提高植入式心脏起搏器的使用期限。

Description

一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置

技术领域

本发明涉及一种用于植入式心脏起搏器的可充电电池的充电装置，更特别地说，是指一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置。

背景技术

当患者心脏兴奋的自律性受到破坏或心肌细胞的功能出现障碍时，会导致供血功能失调，甚至危及生命；这时患者就需要安装心脏起博器。心脏起博器就是利用一定大小的脉冲电流来刺激心脏，使心脏按一定频率收缩和舒张，达到心脏起博的目的。现有的心脏起博器包括脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池，脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池通过绝缘导线依次相连接。这种心脏起博器能够识别患者自身心跳的能力，当患者没有心跳时，心脏起膊器发出有规律的电脉冲，使心脏保持跳动。

在申请号CN201020133126.3，申请日2010年3月17日，实用新型名称为一种心脏起博器，该文献中公开了一种包括有脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池组成的心脏起博器，脉冲发生器、与心脏组织相接触的刺激电极以及电池通过绝缘导线依次相连接。

在申请号CN200610042605.2，申请日2006年3月31日，发明名称为一种植入式心脏起搏器遥测装置及双向数据传输方法。该文献中公开了：以心脏起搏器为代表的有源植入式医疗装置己经有几十年的应用历史。现代的植入式心脏起搏器治疗系统一般由两部分构成：一部分是植入体内的微电子测控装置，包括相应的导管电极和传感器构成心电的闭环控制系统，通常称为脉冲发生器；另一部分是置于体外的用射频通信方式对体内脉冲发生器进行程控和接收遥测数据的装置，通常称为体外程控仪。

植入体内的脉冲发生器连同供电电池一起密封在一个金属壳内，一般要求工作寿命为5～10年。由于体积、重量和供电电池容量的限制，因而对脉冲发生器的正常工作电流及与体外程控仪通讯时的峰值电流都有较苛刻的限制。随着微电子技术的发展，现代起搏器的测量和诊断功能越来越强大，相应地，从植入的起搏器向体外程控仪发送的数据量也越来越大。由于密封金属钦壳对射频的吸收作用，起搏器和体外程控仪通信时的信号衰减很大，因此起搏器向体外程控仪发送数据时的工作电流就比正常工作时大得多。例如，在使用起搏器的腔内心电图测量功能时，起搏器在实时采集腔内心电图数据的同时，要同步地向体外程控仪发送采集的数据，这时起搏器的工作电流会从正常起搏时的10～20微安变为1～2毫安。如果靠内部电池供电，经常使用这类遥测功能会显著缩短起搏器的工作寿命。

目前，人工心脏起搏器广泛采用一次性锂碘电池供电，一旦电池电量不足就必须通过外科手术更换，增加了患者手术的痛苦和风险。

发明内容

为了实现长寿命的使用植入式心脏起搏器，本发明采用磁耦合谐振无线电能传输技术，研制了一种适用于植入式心脏起搏器的无线充电装置。该装置通过发射单元与接收单元的谐振电路的磁耦合谐振，实现发射侧到接收侧电能的无线传输。该装置通过磁耦合谐振无线电能传输方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电，从而延长电池的使用寿命。

本发明的一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，该装置包括有高频激励源（10）、发射单元（20）、接收单元（30）、能量转换单元（40）和可充电电池；其中，高频激励源（10）和发射单元（20）属于体外部件；接收单元（30）和能量转换单元（40）属于体内部件；发射单元（20）与接收单元（30）采用磁耦合谐振无线电能传输方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电；

高频激励源（10）用于将输入的工频交流电经变压、整流滤波、逆变后输出双极性方波电压信号，该方波电压信号能够实现对发射单元（20）的电压的稳定供给；

发射单元（20）将接收到的双极性方波电压信号用于产生交变磁场，并耦合到接收单元（30）的接收线圈上；

接收单元（30）用于感应发射单元（20）的交变磁场，并在接收线圈中感应后输出高频电压信号；

能量转换单元（40）用于连接接收单元（30）和植入式心脏起搏器的可充电电池两部分，对接收单元（30）输出的高频电压信号进行平滑处理，从而转换成稳定的直流电，经由电池管理芯片，对心脏起搏器可充电电池进行充电。

本发明植入式心脏起搏器磁耦合谐振无线充电装置的优点在于：

①本发明采用的无线传输技术是磁耦合谐振无线电能传输技术。磁耦合谐振无线电能传输技术能够满足植入式心脏起搏器可充电电池的充电功率要求，传输效率高且电磁辐射小。

②发射线圈采用平面内的螺旋方式布局，缩小装置体积，且电磁辐射小；接收线圈采用覆铜技术，在PCB基板上制作出螺旋线圈，体积利于人体植入且线圈自感稳定性好。

③高频激励源采用占空比为0.74的双极性波，基波有效成分高达96.05%。双极性方波没有直流成份，开关损耗较小，可直接利用电力电子开关器件实现。

④能量转换单元连接了接收单元和植入式心脏起搏器的可充电电池两部分，对接收单元的高频交流电进行平滑处理，转换成稳定的直流电，经由电池管理芯片，得到满足心脏起搏器电池充电所需要的电压。接收侧的经整流、滤波等对适用于心脏起搏器的可充电电池进行充电。

⑤本发明中所述的磁耦合谐振无线充电装置，将无线电能传输技术应用于植入式人工心脏起搏器，能够在其电池电量不足时，及时通过无线方式进行充电，从而延长电池的使用寿命，免除患者手术更换一次性心脏起搏器的痛苦和风险。

附图说明

图1是本发明磁耦合谐振无线充电装置的结构框图。

图2是本发明高频激励源的结构框图。

图2A是本发明高频激励源的电路原理图。

图3是本发明发射单元的外部结构图。

图3A是本发明发射单元的分解结构图。

图3B是本发明发射单元的并联谐振电路原理示意图。

图3C是本发明发射单元的串联谐振电路原理示意图。

图4是本发明接收单元的外部结构图。

图4A是本发明接收单元的并联谐振电路原理示意图

图4B是本发明接收单元的串联谐振电路原理示意图

图5是本发明能量转换单元的结构框图。

图5A是本发明充电稳压电路原理图。

图5B是本发明充电管理电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1所示，本发明的一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，该装置包括有高频激励源10、发射单元20、接收单元30、能量转换单元40和可充电电池；其中，高频激励源10和发射单元20属于体外部件；接收单元30和能量转换单元40属于体内部件；发射单元20与接收单元30采用磁耦合谐振无线电能传输方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电。

高频激励源10用于将输入的工频交流电220V经变压、整流滤波、逆变后输出双极性方波电压信号V₁₀（即正极方波电压信号

负极方波电压信号

）；所述V₁₀为电压和频率可控的高频交流电，能够实现对发射单元20的一定频率和电压信号的稳定供给，所述V₁₀的频率与发射单元20的谐振频率是相同的。

发射单元20将接收到的所述V₁₀用于产生交变磁场，并耦合到接收单元30的接收线圈上；所述发射单元20上的谐振频率与接收侧谐振电路的谐振频率相同。

接收单元30用于感应发射单元20的交变磁场，并在接收线圈301中感应后输出高频电压信号DV₃₀（即正极高频电压信号

负极高频电压信号

）；所述接收单元30上的谐振频率与发射侧谐振电路的谐振频率相同。

能量转换单元40用于连接接收单元30和植入式心脏起搏器的可充电电池两部分，对接收单元30输出的高频电压信号进行平滑处理，从而转换成稳定的直流电，该直流电经电池管理芯片处理后对可充电电池进行充电。

（一）高频激励源10

参见图2所示，在本发明中，高频激励源10包括有交流变压器101、整流滤波电路102、逆变电路103；

交流变压器101将单相工频220V交流电变换为低压工频交流电输出给整流滤波电路102；

整流滤波电路102将所述的低压工频交流电进行整流滤波处理，输出平直的直流电给逆变电路103；

逆变电路103对所述的平直的直流电进行单相全桥逆变处理，输出双极性方波电压信号V₁₀（即正极方波电压信号负极方波电压信号

）。

参见图2A所示的高频激励源的电路原理图，单相工频220V交流电经变压器T1（型号为T10-01B）变换为低压工频交流电，该低压工频交流电经全桥不控整流桥（D13～D16表示的肖特基二级管MBRD835构成）后成为脉动的直流电，该脉动直流电经电容滤波C50，C52后成为平直的直流电，之后供给后面的逆变电路103。逆变电路103采用单相全桥逆变方式，四只MOSFET管Q1、Q3和Q2、Q4在控制信号作用下，交替开关产生交变电压，输出占空比一定目标频率的双极性方波。其中为防止电源的浪涌过电压，在变压器的一次侧以及整流输出侧分别加入两个压敏电阻RV1、R33用于过电压吸收。为了避免实验调试过程中出现瞬时大电流对其他元件造成损毁，系统在整流后还串联5A可恢复保险丝F1对后续电路进行保护。

所述二级管D13的正极与变压器T1的二次侧的2脚连接，二级管D13的负极与可恢复保险丝F1连接；二级管D14的负极与变压器T1的二次侧的2脚连接，二级管D14的正极接地；所述二级管D15的正极与变压器T1的二次侧的4脚连接，二级管D15的负极与保险丝F1连接；二级管D16的负极与变压器T1的二次侧的4脚连接，二级管D16的正极接地；

在图2A中，压敏电阻RV1两端与变压器T1的一次侧两端连接，压敏电阻R33的两端分别与二极管D15的负极和地连接。可恢复保险丝F1的一端与滤波电容C50的正极连接，滤波电容C50的负极接地，可恢复保险丝F1的一端与整流二极管D15的负极连接。滤波电容C50的正极与可恢复保险丝F1连接，负极接地。滤波电容C52的两端分别与滤波电容C50的正负极连接。

逆变部分采用单相全桥逆变方式，四只MOSFET管Q5、Q6、Q7和Q8在控制信号作用下，交替开关产生交变电压，输出占空比一定目标频率的双极性方波。

MOSFET管Q5的漏极连接在滤波电容C50的正极，MOSFET管Q5的源极连接在MOSFET管Q6的漏极；

MOSFET管Q6的漏极连接在MOSFET管Q5的源极，MOSFET管Q6的源极接地；

MOSFET管Q7的漏极连接在滤波电容C50的正极，MOSFET管Q7的源极连接在MOSFET管Q8的漏极；

MOSFET管Q8的漏极连接在MOSFET管Q7的源极，MOSFET管Q8接地。

MOSFET管Q7的源极作为发射单元的电源输入端，MOSFET管Q5的源极作为发射单元的电源输入端。

（二）发射单元20

参见图3、图3A、图3B、图3C所示，发射单元20包括发射线圈201、下基板202、上盖板203、匹配电容204；所述下基板202上设有用于放置发射线圈201的线圈凹槽202A；上盖板203上设有用于发射线圈201两端穿过的A通孔203A和B通孔203B，穿过所述A通孔203A和B通孔203B的发射线圈201的两端分别与匹配电容204的两端连接。所述的发射线圈201为漆包线，该漆包线沿着下基板202中的线圈凹槽202A进行缠绕形成圆盘线圈结构。在本发明中，发射线圈201的两端分别与匹配电容204的两端连接，形成并联谐振电路，如图3B所示。发射线圈201的一端连接有匹配电容204A的一端，匹配电容204A的另一端连接在正极方波电压信号上，发射线圈201的另一端连接在负极方波电压信号

上，发射线圈201与匹配电容204A形成串联谐振电路，如图3C所示。

在本发明中，发射线圈201设计成平面的螺旋方式布局有利于缩小装置体积，且电磁辐射小。

在本发明中，发射单元20的谐振频率范围为0.1MHz～10MHz。发射线圈201线径为2.24mm，平均半径为29.04mm，匝间距为1.5mm，匝数为12匝。

（三）接收单元30

参见图4、图4A、图4B所示，接收单元30包括接收线圈301、PCB基板302和匹配电容304；所述的接收线圈301是采用覆铜技术在PCB基板302上制作出的螺旋线圈。所述的接收线圈301的两端分别与所述匹配电容304的两端连接，形成并联谐振电路，如图4A所示。接收线圈301的一端连接有匹配电容304A的一端，匹配电容304A的另一端连接在负极方波电压信号上，接收线圈301的另一端连接在正极方波电压信号

上，接收线圈301与匹配电容304A形成串联谐振电路，如图4B所示。接收单元30用于输出正负高频电压

在本发明中，接收单元30的谐振频率范围为0.1MHz～10MHz。接收线圈301的铜皮截面（宽×厚度）为1.5mm×0.105mm，平均半径20mm，匝间距0.5mm，匝数为14匝。

在本发明中，发射线圈201与匹配电容204发生谐振，产生较大电流，从而建立起较强的电磁场。发射单元20中匹配电容204的电场能因为谐振，与发射线圈201中的磁场能不断进行交换。而发射线圈201中的磁场有一部分铰链到接收线圈301，在接收线圈301中敏感所述电磁场得到感应电流，因此能量传递到了接收单元30，发射单元20与接收单元30之间形成电磁能量的无线传输。

（四）能量转换单元40

参见图5所示，能量转换单元40包括整流电路401、滤波电路402、稳压电路403和充电管理电路404。能量转换单元40对接收单元30输出的电压进行整流、滤波、稳压之后，通过充电管理芯片，对额定电压4.2V，容量1.8Ah的可充电锂电池进行充电。

参见图5A所示，整流电路401采用全桥整流方式，全桥整流不仅能够利用正、负周期的能量，而且接收到的电流与接收单元电流的大小相同，可使能量得到最大限度的利用，减小电能损耗。整流二极管D2～D5选用肖特基二极管IN5822它显著的特点是反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，并且能承受低电压大电流。

整流二极管D2的正极连接在接收单元30的负高频电压

端上，且整流二极管D2的正极也与整流二极管D3的负极连接，整流二极管D2的负极连接在稳压芯片U7的1脚上。

整流二极管D3的负极连接在接收单元30的负高频电压

端上，且整流二极管D3的负极也与整流二极管D2的正极连接，整流二极管D3的正极接地。

整流二极管D4的正极连接在接收单元30的正高频电压

端上，且整流二极管D4的正极也与整流二极管D5的负极连接，整流二极管D4的负极连接在稳压芯片U7的1脚上。

整流二极管D5的负极连接在接收单元30的正高频电压

端上，且整流二极管D5的负极也与整流二极管D4的正极连接，整流二极管D5的正极接地。

在本发明中，对于接收功率只有几瓦的植入式医疗装置来说，设法降低各能量转换部分的损耗是十分重要的。整流部分影响电路转换效率的主要因素是整流二极管的正向电压，其次，损耗的大小和整流的方式有着必然的联系。全桥整流不仅能够利用正、负周期的能量，而且接收到的电流与接收单元电流的大小相同，可使能量得到最大限度的利用。整流电路401采用全桥整流方式，整流二极管选用肖特基二极管IN5822。它显著的特点是反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，并且能承受低电压大电流。

参见图5A所示，滤波电路402的作用是把整流后波形不平直的近似直流电修整成为尽可能平直的直流电，滤波电容C45的正极连接在稳压芯片U7的1脚上，滤波电容C45的负极接地；滤波电容C11的一端连接在稳压芯片U7的1脚上，滤波电容C11的另一端接地。

在本发明中，滤波电路402的作用是把整流后波形不平直的近似直流电修整成为尽可能平直的直流电，为了后续电路能稳定工作作准备。

参见图5A所示，稳压电路403采用型号为TL2575HV-5稳压芯片U7。稳压芯片U7的1脚用于接收经整流滤波的电压信号，作为电压信号的输入；稳压芯片U7的2脚为稳压芯片输出端，即输出＋5V电压信号；稳压芯片U7的3脚和5脚接地；稳压芯片U7的2脚与二极管D1的负极、电感L3的一端连接，二极管D1的正极与滤波电容C48的负极、滤波电容C12的一端连接，电感L3的另一端上连接滤波电容C48的正极、滤波电容C12的另一端，稳压芯片U7的4脚与＋5V连接，作为稳压电路的反馈信号。稳压芯片U7的2脚输出的＋5V电压信号供给充电管理电路404，且作为充电管理电路404的电源使用。

在本发明中，稳压电路403是对充电管理电路进行保护，避免接收单元输出的瞬间大电压影响充电管理电路的正常运行。在实际工作过程中，由于发送部分位于体外，而接收部分位于体内，因此接收和发送线圈的相对位置不是固定不变的，这样必然会导致接收线圈部分耦合产生的电压的幅值会有变化，如果不采用高效率的稳压环节处理，必然会造成接收部分的效率大大降低本装置设计中，采用一片高效的稳压芯片TL2575HV-5，它可以将输入高压（最高60V）直流稳压成为5V直流信号，供应给充电管理芯片。如前级输出的直流电在正常的波动范围内不会出现大电压冲击，就可以去掉该环节。

参见图5B所示，充电管理电路404采用型号为BQ24002的电池管理芯片U13。电池管理芯片U13的18脚和19脚为输出至可充电电池的连接端，电池管理芯片U13的17脚作为电池电压反馈端。

电池管理芯片U13的2脚、3脚和5脚经电阻R42接＋5V电压；

电池管理芯片U13的4脚接＋5V电压，4脚经电容C61接地，4脚经电容C46接地；电容C61与电容C46形成滤波电路，该滤波电路对＋5V电压进行滤波处理；

电池管理芯片U13的7脚经电阻R45接＋5V电压，7脚经电阻R31接地；

电池管理芯片U13的8脚经电阻R3接＋5V电压，8脚经电容C16接地；

电池管理芯片U13的9脚经电阻R4接＋5V电压，9脚经电容C65接地；

电池管理芯片U13的10脚接地；

电池管理芯片U13的12脚经电容C62接地；

电池管理芯片U13的13脚经电阻R46接＋5V电压；

电池管理芯片U13的14脚经发光二极管LEDS1、电阻R44接＋5V电压；

电池管理芯片U13的15脚经发光二极管LEDS2、电阻R43接＋5V电压；

电池管理芯片U13的16脚接地；

电池管理芯片U13的17脚接可充电电池的正极；

电池管理芯片U13的18脚接可充电电池的正极；

电池管理芯片U13的19脚一方面接可充电电池的正极，另一方面经电容C63接地。

在本发明中，充电管理电路404主要采用TI公司生产的铿离子线性充电管理器件BQ24002。稳压后的电信号经过一个分流电阻（R42）送入芯片，BQ24002通过调节内部线性三极管的压降来实现输出电流可控（恒流），输出电压可控（恒压）。它由具有以下几方面的优点：

（1）集成电压、电流稳定装置，可编程充电电流，连续充电电流高达1.2A；

（2）高精确度稳压装置（士1％）；

（3）低压差线性充电器设计，适用于碳棒或石墨作为正极的单节锉电池；

（4）集成了电池条件设置，恢复放电电池和尽量减小充电开始阶段的热量散失；

（5）充电之前和充电过程中可选温度和输人功率监控装置。

在本发明中，充电分为三个阶段，首先是预充电阶段。如果电池电压低于内部低电压阈值，则采用涓流充电方式对电池进行充电，时间一般是22.5分钟。其次是恒流充电阶段，在预充电结束后进人恒流充电阶段，充电电流值由一个外部分流电阻R42设定，若充电电流设为500mA，检测电阻R42值为

第三阶段是恒压充电。当电压充到管理电压4.2V以后，转为恒压充电状态。恒压充电状态下，充电电流持续减小，当充电电流减小到设定的恒流值（500mA）的20%，即100mA时，片内启动一个22.5分钟的定时，定时时间到充电结束。

本发明设计的植入式心脏起搏器磁耦合谐振无线充电装置中，高频激励源采用双极性方波为发射单元供电，谐振频率范围为0.1MHz～10MHz；发射单元的发射线圈与接收单元的接收线圈均为平面圆盘结构，极大的减小了系统体积；接收侧的高频交流电经整流、滤波等转换成稳定的直流电对适用于心脏起搏器的可充电电池进行充电。本发明中所述的磁耦合谐振无线充电装置，将无线电能传输技术应用于植入式人工心脏起搏器，能够在其电池电量不足时，及时通过无线方式进行充电，从而延长电池的使用寿命，提高植入式心脏起搏器的使用期限，免除患者手术更换一次性心脏起搏器的痛苦和风险。

Claims (10)

1.一种植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，其特征在于：该装置包括有高频激励源（10）、发射单元（20）、接收单元（30）、能量转换单元（40）和可充电电池；其中，高频激励源（10）和发射单元（20）属于体外部件；接收单元（30）和能量转换单元（40）属于体内部件；

高频激励源（10）用于将输入的工频交流电经变压、整流滤波、逆变后输出双极性方波电压信号；

发射单元（20）将接收到的双极性方波电压信号用于产生交变磁场，并耦合到接收单元（30）的接收线圈上；

接收单元（30）用于感应发射单元（20）的交变磁场，并在接收线圈中感应后出高频电压信号；

能量转换单元（40）用于连接接收单元（30）和植入式心脏起搏器的可充电电池两部分，对接收单元（30）输出的高频电电压信号进行平滑处理，转换成稳定的直流电，经由电池管理芯片后，对心脏起搏器可充电电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，其特征在于：高频激励源（10）包括有交流变压器（101）、整流滤波电路（102）、逆变电路（103）；交流变压器（101）将单相工频220V交流电变换为低压工频交流电输出给整流滤波电路（102）；整流滤波电路（102）将所述的低压工频交流电进行整流滤波处理，输出平直的直流电给逆变电路（103）；逆变电路（103）对所述的平直的直流电进行单相全桥逆变处理，输出双极性方波电压信号V₁₀。

3.根据权利要求2所述的植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，其特征在于高频激励源（10）的电路连接为：

所述二级管D13的正极与变压器T1的二次侧的2脚连接，二级管D13的负极与可恢复保险丝F1连接；二级管D14的负极与变压器T1的二次侧的2脚连接，二级管D14的正极接地；所述二级管D15的正极与变压器T1的二次侧的4脚连接，二级管D15的负极与保险丝F1连接；二级管D16的负极与变压器T1的二次侧的4脚连接，二级管D16的正极接地；

压敏电阻RV1两端与变压器T1的一次侧两端连接，压敏电阻R33的两端分别与二极管D15的负极和地连接；可恢复保险丝F1的一端与滤波电容C50的正极连接，滤波电容C50的负极接地，可恢复保险丝F1的一端与整流二极管D15的负极连接；滤波电容C50的正极与可恢复保险丝F1连接，负极接地；滤波电容C52的两端分别与滤波电容C50的正负极连接；

MOSFET管Q5的漏极连接在滤波电容C50的正极，MOSFET管Q5的源极连接在MOSFET管Q6的漏极；

MOSFET管Q6的漏极连接在MOSFET管Q5的源极，MOSFET管Q6的源极接地；

MOSFET管Q7的漏极连接在滤波电容C50的正极，MOSFET管Q7的源极连接在MOSFET管Q8的漏极；

MOSFET管Q8的漏极连接在MOSFET管Q7的源极，MOSFET管Q8接地；

MOSFET管Q7的源极作为发射单元的电源输入端，MOSFET管Q5的源极作为发射单元的电源输入端。

4.根据权利要求1所述的植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，其特征在于：发射单元（20）包括发射线圈（201）、下基板（202）、上盖板（203）、匹配电容（204）；所述下基板（202）上设有用于放置发射线圈（201）的线圈凹槽（202A）；上盖板（203）上设有用于发射线圈（201）两端穿过的A通孔（203A）和B通孔（203B），穿过所述A通孔（203A）和B通孔（203B）的发射线圈（201）的两端分别与匹配电容（204）的两端连接；发射线圈（201）与匹配电容（204）的并联连接形成并联谐振电路；或者，发射线圈（201）的一端连接有匹配电容（204A）的一端，匹配电容（204A）的另一端连接在正极方波电压信号上，发射线圈（201）的另一端连接在负极方波电压信号上，发射线圈（201）与匹配电容（204A）的串联连接形成串联谐振电路。

5.根据权利要求4所述的植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，其特征在于：所述的发射线圈（201）为漆包线，该漆包线沿着下基板（202）中的线圈凹槽（202A）进行缠绕形成圆盘线圈结构；发射线圈（201）线径为2.24mm，平均半径为29.04mm，匝间距为1.5mm，匝数为12匝。

6.根据权利要求1所述的植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，其特征在于：接收单元（30）包括接收线圈（301）、PCB基板（302）和匹配电容（304）；所述的接收线圈（301）是采用覆铜技术在PCB基板（302）上制作出的螺旋线圈；所述的接收线圈（301）的两端分别与所述匹配电容（304）的两端连接；接收线圈（301）与匹配电容（304）的并联连接形成并联谐振电路；或者，接收线圈（301）的一端连接有匹配电容（304A）的一端，匹配电容（304A）的另一端连接在负极方波电压信号上，接收线圈（301）的另一端连接在正极方波电压信号上，接收线圈（301）与匹配电容（304A）形成串联谐振电路；接收单元（30）用于输出正负高频电压

7.根据权利要求6所述的植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，其特征在于：接收线圈（301）的铜皮截面为1.5mm×0.105mm，平均半径20mm，匝间距0.5mm，匝数为14匝。

8.根据权利要求1所述的植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，其特征在于：能量转换单元（40）包括整流电路（401）、滤波电路（402）、稳压电路（403）和充电管理电路（404）；整流电路（401）采用全桥整流方式，整流二极管D2的正极连接在接收单元30的负高频电压端上，且整流二极管D2的正极也与整流二极管D3的负极连接，整流二极管D2的负极连接在稳压芯片U7的1脚上；整流二极管D3的负极连接在接收单元30的负高频电压端上，且整流二极管D3的负极也与整流二极管D2的正极连接，整流二极管D3的正极接地；整流二极管D4的正极连接在接收单元30的正高频电压

端上，且整流二极管D4的正极也与整流二极管D5的负极连接，整流二极管D4的负极连接在稳压芯片U7的1脚上；整流二极管D5的负极连接在接收单元30的正高频电压端上，且整流二极管D5的负极也与整流二极管D4的正极连接，整流二极管D5的正极接地；滤波电路（402）的作用是把整流后波形不平直的近似直流电修整成为尽可能平直的直流电，滤波电容C45的正极连接在稳压芯片U7的1脚上，滤波电容C45的负极接地；滤波电容C11的一端连接在稳压芯片U7的1脚上，滤波电容C11的另一端接地；稳压电路（403）中稳压芯片U7的1脚用于接收经整流滤波的电压信号，作为电压信号的输入；稳压芯片U7的2脚为稳压芯片输出端，即输出＋5V电压信号；稳压芯片U7的3脚和5脚接地；稳压芯片U7的2脚与二极管D1的负极、电感L3的一端连接，二极管D1的正极与滤波电容C48的负极、滤波电容C12的一端连接，电感L3的另一端上连接滤波电容C48的正极、滤波电容C12的另一端，稳压芯片U7的4脚与＋5V连接，作为稳压电路的反馈信号；稳压芯片U7的2脚输出的＋5V电压信号供给充电管理电路（404），且作为充电管理电路（404）的电源使用。

9.根据权利要求8所述的植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，其特征在于充电管理电路（404）的电路连接为：

电池管理芯片U13的2脚、3脚和5脚经电阻R42接＋5V电压；

电池管理芯片U13的4脚接＋5V电压，4脚经电容C61接地，4脚经电容C46接地；电容C61与电容C46形成滤波电路，该滤波电路对＋5V电压进行滤波处理；

电池管理芯片U13的7脚经电阻R45接＋5V电压，7脚经电阻R31接地；

电池管理芯片U13的8脚经电阻R3接＋5V电压，8脚经电容C16接地；

电池管理芯片U13的9脚经电阻R4接＋5V电压，9脚经电容C65接地；

电池管理芯片U13的10脚接地；

电池管理芯片U13的12脚经电容C62接地；

电池管理芯片U13的13脚经电阻R46接＋5V电压；

电池管理芯片U13的14脚经发光二极管LEDS1、电阻R44接＋5V电压；

电池管理芯片U13的15脚经发光二极管LEDS2、电阻R43接＋5V电压；

电池管理芯片U13的16脚接地；

电池管理芯片U13的17脚接可充电电池的正极；

电池管理芯片U13的18脚接可充电电池的正极；

电池管理芯片U13的19脚一方面接可充电电池的正极，另一方面经电容C63接地。

10.根据权利要求1所述的植入式心脏起博器磁耦合谐振无线充电装置，其特征在于：高频激励源（10）和发射单元（20）属于体外部件；接收单元（30）和能量转换单元（40）属于体内部件；发射单元（20）与接收单元（30）采用磁耦合谐振无线电能传输方式对植入式心脏起搏器的可充电电池进行充电。

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