CN104158237A - 基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法和装置。该方法主要包括：心脏起搏器将检测到的心脏起搏器中的电池的电流值传输给医疗程控设备，医疗程控设备判断电量值低于设定的门限值后，将电能转换为电磁波，医疗程控设备中的谐振体和心脏起搏器中的谐振体产生磁共振，将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体，心脏起搏器中的谐振电路将所述电磁波转换为电能，利用所述电能对所述心脏起搏器的电池进行充电。本发明实施例可以有效地对心脏起搏器进行人体外部充电，可以克服电池能量对心脏起搏器寿命的限制，满足具有特殊功能的需要，有效延长起搏器的工作寿命，使各类心脏起搏器真正实现“一次植入、终身使用”。

Description

基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法和装置

技术领域

本发明涉及人体无线电能传输技术领域，尤其涉及一种基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法和装置。

背景技术

正常情况下，人体心脏右心房的窦房结能自动地、有节律地发出生理电脉冲，通过心肌神经传导系统向心脏各部位发出指令，使心肌收缩，心脏跳动，向全身泵送血液。若神经传导系统发生障碍或者窦房结不能有规律地发出电脉冲，心脏就会出现心律失常，甚至停跳，危及患者生命。人工心脏起搏器可以对患病的心脏根据需要给予直接电刺激，人为地使心跳正常起来，主要用于治疗缓慢性心律失常，如：窦房结功能障碍和房室传导阻滞。目前，人工心脏起搏器可以分为体外临时起搏型和植入型两种，前者主要用于提供急救性临时起搏，而后者主要是供长期植入性起搏治疗。目前，世界上至少有500万人依靠植入式人工心脏起搏器(以下简称心脏起搏器)来维持生命，而且这个数据每年都在以约15%的速度递增。

植入式心脏起搏器属三类医疗器械，是一种长期植入式、多程控的有源器件。它主要由脉冲发生器、固态锂碘电池、导管电极三部分组成。目前国内外的植入式心脏起搏器的电池为一次性使用电池，不能进行能量补充，当电池消耗了约85%的电量时(一般约为5～7年)，电池供电电压下降，输出脉冲幅度随之下降，当电池容量进一步下降时，就会影响起搏器的正常工作，当输出脉冲能量不足以采获心脏节律时，就必须及时更换，重新植入新的起搏器。尤其是具有某些耗电功能的心脏起搏器，如：除颤型心脏起搏器，在启动除颤功能后电池能量急剧下降，导致使用寿命明显缩短。因此，目前植入式心脏起搏器存在的最大缺陷是电池寿命有限，最终会因为电池耗竭而需动手术更换起搏器，这不仅给患者增加了新的生理痛苦、手术风险和经济负担，而且也制约了植入式心脏起搏器的使用价值。

由于植入式心脏起搏器是对安全性和抗干扰性要求都非常高的医疗设备，而将无线充电技术应用于植入性医疗设备，特别是植入式心脏起搏器还处于方案设计和样机制作的阶段。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法和装置，以实现基于磁共振对心脏起搏器进行无线充电。

本发明提供了如下方案：

一种基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法，其特征在于，在人体内部设置心脏起搏器，在人体外部设置对心脏起搏器进行无线充电的医疗程控设备，所述方法具体包括：

所述心脏起搏器将检测到的心脏起搏器中的电池的电流值传输给所述医疗程控设备，所述医疗程控设备判断所述电量值低于设定的门限值后，所述医疗程控设备中的谐振电路将电能转换为电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体；

所述医疗程控设备中的谐振体和所述心脏起搏器中的谐振体产生磁共振，所述医疗程控设备中的谐振体将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体；

所述心脏起搏器中的谐振体通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振电路，所述心脏起搏器中的谐振电路将所述电磁波转换为电能，利用所述电能对所述心脏起搏器的电池进行充电。

所述的心脏起搏器将检测到的心脏起搏器中的电池的电流值传输给所述医疗程控设备，包括：

在心脏起搏器中设置电池检测控制单元、变换器、信号调制器、串联谐振电路和谐振体，所述电池检测控制单元和心脏起搏器中的电池进行连接，按照设定的时间间隔检测所述心脏起搏器中的电池的电量，将检测到的电量值传输给所述变换器，所述变换器将所述电量值变换为电信号，将该电信号传输给所述信号调制器，所述信号调制器对所述电信号进行调制处理得到载波信号，将该载波信号传输给所述串联谐振电路，所述串联谐振电路中的电感将所述载波信号变换成电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体；

所述心脏起搏器中的谐振体和所述医疗程控设备中的谐振体产生磁共振，所述心脏起搏器中的谐振体将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体。

所述的医疗程控设备判断所述电量值低于设定的门限值后，包括：

在所述医疗程控设备中设置控制器、换能器、解调器、串联谐振电路和谐振体，所述医疗程控设备中的谐振体接收到所述电磁波后，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的串联谐振电路，所述医疗程控设备中的串联谐振电路将所述电磁波转换为载波信号，所述解调器对所述载波信号进行解调处理得到电信号，所述换能器将所述电信号变换为所述电量值，将该电量值传输给所述控制器；

所述控制器将所述电量值与预先设定的门限值进行比较，判断所述电量值是否低于所述门限值。

所述的医疗程控设备中的谐振电路将电能转换为电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体，包括：

在所述医疗程控设备中还设置电源、整流电路和功率放大器，在所述控制器判断所述电量值低于设定的门限值后，所述控制器向医疗程控设备中的电源发出电能输出指令，所述电源输出直流电给所述整流电路，所述整流电路将所述直流电转换为交流电后输出给所述串联谐振电路；

所述医疗程控设备中的串联谐振电路中的电感利用所述交流电产生电磁波，通过调整串联谐振电路的谐振频率使所述电磁波的频率大于设定数值，所述功率放大器对所述电磁波的功率进行放大处理，所述串联谐振电路通过电磁耦合将功率放大后的电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体。

所述的医疗程控设备中的谐振体和所述心脏起搏器中的谐振体产生磁共振，所述医疗程控设备中的谐振体将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体，包括：

在所述医疗程控设备中设置至少两个谐振体，所述医疗程控设备中的谐振体1接收医疗程控设备中的谐振电路通过电磁耦合传输过来的电磁波，所述医疗程控设备中的谐振体1和所述医疗程控设备中的谐振体2产生磁共振，所述谐振体1将所述电磁波传输给所述谐振体2；

在所述心脏起搏器中设置至少两个谐振体，所述心脏起搏器中的谐振体3和所述医疗程控设备中的谐振体2产生磁共振，所述谐振体3接收所述谐振体2传输过来的电磁波，通过调整所述谐振体2、谐振体3之间的互感系数、调整所述谐振体3对所述谐振体2的发射阻抗，使所述谐振体2、谐振体3之间传输电磁波的距离超过设定距离；

所述心脏起搏器中的谐振体3和所述心脏起搏器中的谐振体4产生磁共振，所述谐振体3将所述电磁波传输给所述谐振体4。

所述的方法还包括：

所述谐振体2包括互相串联的第二等效电感、第二分布电容、第二等效串联电阻和谐振体3对所述谐振体2的发射阻抗，所述谐振体3包括互相串联的第三等效电感、第三分布电容、第三等效串联电阻和谐振体4对所述谐振体3的发射阻抗；

通过调整所述谐振体2和谐振体3中的电子元件的参数值来调整所述谐振体2和谐振体3之间的互感系数，使得所述谐振体2、谐振体3之间传输电磁波的距离超过设定距离。

所述的心脏起搏器中的谐振体通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振电路，所述心脏起搏器中的谐振电路将所述电磁波转换为电能，利用所述电能对所述心脏起搏器的电池进行充电，包括：

在所述心脏起搏器中还设置串联谐振电路、整流电路、稳压电路，所述谐振体4通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的串联谐振电路，所述心脏起搏器中的串联谐振电路中的电感将所述电磁波转换为交流电，将所述交流电传输给所述整流电路，所述整流电路输出直流电给所述稳压电路，所述稳压电路利用稳压处理后的直流电对所述心脏起搏器的电池进行充电；

在所述医疗程控设备中的控制器根据接收到的电量值判断所述心脏起搏器中的电池充电完成后，所述医疗程控设备停止对所述心脏起搏器进行充电。

一种基于磁共振的心脏起搏器的无线充电装置，包括：医疗程控设备和心脏起搏器；

所述的医疗程控设备，用于设置在人体外部，在判断所述心脏起搏器传输过来的电量值低于设定的门限值后，所述医疗程控设备中的谐振电路将电能转换为电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体；所述医疗程控设备中的谐振体和所述心脏起搏器中的谐振体产生磁共振，所述医疗程控设备中的谐振体将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体；

所述的心脏起搏器，用于设置在人体内部，将检测到的心脏起搏器中的电池的电流值传输给所述医疗程控设备，利用心脏起搏器的谐振体通过电磁耦合将所述医疗程控设备传输过来的电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振电路，所述心脏起搏器中的谐振电路将所述电磁波转换为电能，利用所述电能对所述心脏起搏器的电池进行充电。

所述的心脏起搏器包括：电池检测控制单元、变换器、信号调制器、串联谐振电路和谐振体；

所述的电池检测控制单元，用于和心脏起搏器中的电池进行连接，按照设定的时间间隔检测所述心脏起搏器中的电池的电量，将检测到的电量值传输给所述变换器；

所述的变换器，用于将所述电池检测控制单元传输过来的电量值变换为电信号，将该电信号传输给所述信号调制器；

所述的信号调制器，用于对所述电信号进行调制处理得到载波信号，将该载波信号传输给所述串联谐振电路；

所述的串联谐振电路，用于利用电感将所述载波信号变换成电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体；

所述心脏起搏器中的谐振体，用于和所述医疗程控设备中的谐振体产生磁共振，将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体。

所述的医疗程控设备包括：控制器、换能器、解调器、串联谐振电路和谐振体；

所述医疗程控设备中的谐振体，用于接收到所述电磁波后，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的串联谐振电路；

所述医疗程控设备中的串联谐振电路，用于将所述电磁波转换为载波信号，将该载波信号传输给所述的解调器；

所述的解调器，用于对所述载波信号进行解调处理得到电信号，将该电信号传输给所述的换能器；

所述的换能器，用于将所述电信号变换为所述电量值，将该电量值传输给所述控制器；

所述的控制器，用于将所述电量值与预先设定的门限值进行比较，判断所述电量值是否低于所述门限值。

所述的医疗程控设备还包括：电源、整流电路和功率放大器；

所述的控制器，用于判断所述电量值低于设定的门限值后，向医疗程控设备中的电源发出电能输出指令；

所述的电源，用于接收到所述电能输出指令后，输出直流电给所述整流电路；

所述的整流电路，用于将所述直流电转换为交流电后输出给所述串联谐振电路；

所述医疗程控设备中的串联谐振电路，用于通过电感利用所述交流电产生电磁波，通过调整串联谐振电路的谐振频率使所述电磁波的频率大于设定数值，通过电磁耦合将功率放大后的电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体；

所述的功率放大器，用于对所述电磁波的功率进行放大处理。

在所述医疗程控设备中设置至少两个谐振体，所述医疗程控设备中的谐振体1接收医疗程控设备中的谐振电路通过电磁耦合传输过来的电磁波，所述医疗程控设备中的谐振体1和所述医疗程控设备中的谐振体2产生磁共振，所述谐振体1将所述电磁波传输给所述谐振体2；

在所述心脏起搏器中设置至少两个谐振体，所述心脏起搏器中的谐振体3和所述医疗程控设备中的谐振体2产生磁共振，所述谐振体3接收所述谐振体2传输过来的电磁波，通过调整所述谐振体2、谐振体3之间的互感系数、调整所述谐振体3对所述谐振体2的发射阻抗，使所述谐振体2、谐振体3之间传输电磁波的距离超过设定距离；

所述心脏起搏器中的谐振体3和所述心脏起搏器中的谐振体4产生磁共振，所述谐振体3将所述电磁波传输给所述谐振体4。

所述谐振体2包括互相串联的第二等效电感、第二分布电容、第二等效串联电阻和谐振体3对所述谐振体2的发射阻抗，所述谐振体3包括互相串联的第三等效电感、第三分布电容、第三等效串联电阻和谐振体4对所述谐振体3的发射阻抗；

通过调整所述谐振体2和谐振体3中的电子元件的参数值来调整所述谐振体2和谐振体3之间的互感系数，使得所述谐振体2、谐振体3之间传输电磁波的距离超过设定距离。

在所述心脏起搏器中还设置串联谐振电路、整流电路、稳压电路，所述谐振体4通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的串联谐振电路，所述心脏起搏器中的串联谐振电路中的电感将所述电磁波转换为交流电，将所述交流电传输给所述整流电路，所述整流电路输出直流电给所述稳压电路，所述稳压电路利用稳压处理后的直流电对所述心脏起搏器的电池进行充电；

在所述医疗程控设备中的控制器根据接收到的电量值判断所述心脏起搏器中的电池充电完成后，所述医疗程控设备停止对所述心脏起搏器进行充电。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例将磁共振传能技术运用到人体注入式心脏起搏器，通过医疗程控设备将电能转换为电磁波，医疗程控设备中的谐振体将电磁波传输给心脏起搏器中的谐振体，心脏起搏器再将电磁波转换为电能，可以有效地对心脏起搏器进行人体外部充电，可以克服电池能量对心脏起搏器寿命的限制，满足具有特殊功能的需要，有效延长起搏器的工作寿命，使各类心脏起搏器真正实现“一次植入、终身使用”，免除患者再次开刀更换植入的后顾之忧，真正减除了病人的生理痛苦和经济负担。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法的处理流程图；

图2为本发明实施例提供的一种医疗程控设备中的串联谐振电路的电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种谐振体1、谐振体2、谐振体3和谐振体4的电路结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的一种基于磁共振的心脏起搏器的无线充电装置的具体结构图。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

基于目前现有技术存在的问题，本发明实施例提出了一种人体外部无线充电的方法，使得心脏起搏器可以在电能不足的时候在人体外部通过与医疗程控设备智能连接来获得能源补给。

该实施例提供了一种基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法的处理流程如图1所示，包括如下的处理步骤：

步骤S110、在人体外部设置对心脏起搏器进行充电的医疗程控设备，心脏起搏器中的电池检测控制单元按照设定的时间间隔检测所述心脏起搏器中的电池的电量。

在人体外部设置对心脏起搏器进行充电的医疗程控设备，在该医疗程控设备中设置控制器、换能器、解调器、串联谐振电路、谐振体、电源、整流电路和功率放大器，在心脏起搏器中设置电池检测控制单元、变换器、信号调制器、电池、整流电路、串联谐振电路、谐振体和稳压电路。

上述医疗程控设备、心脏起搏器中的控制器、换能器、整流电路、串联谐振电路和功率放大器等采用模块化的电路板来实现。

上述医疗程控设备、心脏起搏器组成了磁共振无线传能系统，医疗程控设备为磁共振无线传能系统中的供能端，心脏起搏器为磁共振无线传能系统中的负载端。

心脏起搏器中的电池检测控制单元和心脏起搏器中的电池进行连接，所述电池检测控制单元按照设定的时间间隔检测所述心脏起搏器中的电池的电量，将检测到的电量值传输给所述变换器。

步骤S120、心脏起搏器中的谐振体利用磁共振将上述电量信息传输给医疗程控设备中的谐振体，心脏起搏器中的控制器判断电量值是否低于预先设定的门限值。

所述变换器将所述电量值变换为电信号，将该电信号传输给所述的信号调制器，所述信号调制器对所述电信号进行调制处理得到载波信号，将该载波信号传输给所述的串联谐振电路。

所述的串联谐振电路中的电感将所述载波信号变换成电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体。所述心脏起搏器中的谐振体和所述医疗程控设备中的谐振体产生磁共振，所述心脏起搏器中的谐振体将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体。

所述医疗程控设备中的谐振体接收到所述电磁波后，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的串联谐振电路，所述医疗程控设备中的串联谐振电路将所述电磁波转换为载波信号，将该载波信号传输给所述解调器。所述解调器对所述载波信号进行解调处理得到电信号，将该电信号传输给所述的换能器，所述换能器将所述电信号变换为所述电量值，将该电量值传输给所述控制器。

所述控制器将所述电量值与预先设定的门限值进行比较，判断所述电量值是否低于所述门限值。

步骤S130、在控制器判断所述电量值低于预先设定的门限值后，医疗程控设备中的串联谐振电路将电能转换为电磁波。

在所述控制器判断所述电量值低于预先设定的门限值后，控制器向医疗程控设备中的电源发出电能输出指令。医疗程控设备中的电源接收到所述电能输出指令后，输出直流电给医疗程控设备中的整流电路，所述整流电路将所述直流电转换为交流电后，输出交流电给医疗程控设备中的串联谐振电路。

该实施例提供的一种医疗程控设备中的串联谐振电路的电路结构示意图如图2所示，串联谐振电路在发生谐振时线圈与电容的等效阻抗大约为0，回路中的阻抗近似为线路阻抗。通过调整串联谐振电路中的电感、电容的参数值，将电感值控制在微亨的数量级,将电容值控制在纳法的数量级，根据谐振频率公式可知，可以使医疗程控设备中的串联谐振电路中的谐振频率调整得比较大，可以达到兆赫兹级。

上述医疗程控设备中的串联谐振电路的电感利用所述交流电产生电磁波，由于调整串联谐振电路的谐振频率可以相应地调整上述电磁波的频率，所以所述电磁波的频率也大于设定数值，可以达到兆赫兹级。医疗程控设备中的功率放大器对所述电磁波的功率进行放大处理。

步骤S140、医疗程控设备中的谐振电路通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体，医疗程控设备中的谐振体利用磁共振将电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体。

医疗程控设备中的串联谐振电路通过电磁耦合将功率放大后的电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体。

在医疗程控设备和心脏起搏器中设置至少两个谐振体，示例性地，在医疗程控设备中设置谐振体1和谐振体2，在心脏起搏器中设置谐振体3和谐振体4，该实施例提供的一种上述谐振体1、谐振体2、谐振体3和谐振体4的电路结构示意图如图3所示。图3中，U_i为磁共振无线传能系统的等效电压源；I_1-4为磁共振无线传能系统中的等效电流；R_1-4为各个回路中的等效串联电阻和；R₀为负载端负载的等效电阻；L_1-4分别为谐振体1-4等效电感；C₁与C₄分别为谐振体1与谐振体4的补偿电容；C₂与C₃分别为谐振体2与谐振体3的分布电容；Z₂₁为谐振2对供能模块的反射阻抗；Z₃₂为谐振3对谐振体2的反射阻抗；Z₄₃为负载端对谐振体3的反射阻抗；M₁₂为谐振体1与谐振体2间的互感系数；M₂₃为谐振体2与谐振体3间的互感系数；M₃₄为谐振体3与谐振体4间的互感系数。

通过调整上述谐振体1、谐振体2、谐振体3和谐振体4中的分布电容等电子元件的参数值，使上述谐振体1、谐振体2、谐振体3和谐振体4的自身谐振频率达到医疗程控设备中的串联谐振电路的谐振频率。

医疗程控设备中的谐振体1接收医疗程控设备中的谐振电路通过电磁耦合传输过来的电磁波，医疗程控设备中的谐振体1和谐振体2产生磁共振，谐振体1将所述电磁波传输给所述谐振体2。医疗程控设备中的谐振体2和心脏起搏器中的谐振体3产生磁共振，谐振体2将所述电磁波传输给所述谐振体3。心脏起搏器中的谐振体3和心脏起搏器中的谐振体4产生磁共振，谐振体3将所述电磁波传输给所述谐振体4。

上述谐振体1和谐振体2之间、谐振体3和谐振体4之间的电磁波的传输距离为近距离，通常为几厘米。谐振体2包括互相串联的第二等效电感、第二分布电容、第二等效串联电阻和谐振体3对所述谐振体2的发射阻抗，谐振体3包括互相串联的第三等效电感、第三分布电容、第三等效串联电阻和谐振体4对所述谐振体3的发射阻抗。通过调整所述谐振体2和谐振体3中的电子元件的参数值来调整所述谐振体2和谐振体3之间的互感系数，使得所述谐振体2、谐振体3之间传输电磁波的距离超过设定距离。因此，上述谐振体2和谐振体3之间的电磁波的传输距离为中距离，可以得到10多厘米。因此，上述心脏起搏器和医疗程控设备之间的距离可以达到10多厘米，心脏起搏器和医疗程控设备之间不需要零距离接触，从而适用在人体外部环境下心脏起搏器和医疗程控设备之间不容易无缝接触的情况。

步骤S150、心脏起搏器中的谐振体通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振电路，所述心脏起搏器中的谐振电路将所述电磁波转换为电能，利用所述电能对所述心脏起搏器的电池进行充电。

心脏起搏器中的串联谐振电路的电路结构和上述图2所示的医疗程控设备中的串联谐振电路的电路结构一样，心脏起搏器、医疗程控设备中的两个串联谐振电路的谐振频率也一样。

心脏起搏器中的谐振体4通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的串联谐振电路，所述心脏起搏器中的串联谐振电路中的电感将所述电磁波转换为交流电，将所述交流电传输给心脏起搏器中的整流电路，该整流电路将接收到的交流电转换为直流电，输出直流电给心脏起搏器中的稳压电路，该稳压电路利用稳压处理后的直流电对所述心脏起搏器的电池进行充电。

在医疗程控设备中的控制器根据接收到的电量值判断心脏起搏器中的电池充电完成后，所述医疗程控设备停止对所述心脏起搏器进行充电。

实施例二

该实施例提供了一种基于磁共振的心脏起搏器的无线充电装置，其具体结构如图4所示，包括：医疗程控设备1和心脏起搏器2；

所述的医疗程控设备1，用于设置在人体外部，在判断所述心脏起搏器传输过来的电量值低于设定的门限值后，所述医疗程控设备中的谐振电路将电能转换为电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体；所述医疗程控设备中的谐振体和所述心脏起搏器中的谐振体产生磁共振，所述医疗程控设备中的谐振体将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体；

所述的心脏起搏器2，用于设置在人体内部，将检测到的心脏起搏器中的电池的电流值传输给所述医疗程控设备，利用心脏起搏器的谐振体通过电磁耦合将所述医疗程控设备传输过来的电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振电路，所述心脏起搏器中的谐振电路将所述电磁波转换为电能，利用所述电能对所述心脏起搏器的电池进行充电。

进一步地，所述的心脏起搏器包括：整流电路23、稳压电路24、电池检测控制单元28、变换器27、信号调制器22、串联谐振电路21和谐振体25和26。

所述的电池检测控制单元28，用于和心脏起搏器中的电池进行连接，按照设定的时间间隔检测所述心脏起搏器中的电池的电量，将检测到的电量值传输给所述变换器；

所述的变换器27，用于将所述电池检测控制单元传输过来的电量值变换为电信号，将该电信号传输给所述信号调制器；

所述的信号调制器22，用于对所述电信号进行调制处理得到载波信号，将该载波信号传输给所述串联谐振电路；

所述的串联谐振电路21，用于利用电感将所述载波信号变换成电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体；

所述心脏起搏器中的谐振体，用于和所述医疗程控设备中的谐振体产生磁共振，将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体。

进一步地，所述的医疗程控设备1包括：控制器11、电源12、整流电路13、功率放大器15、换能器18、解调器19、串联谐振电路14和谐振体（16和17）；

所述医疗程控设备中的谐振体，用于接收到所述电磁波后，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的串联谐振电路；

所述医疗程控设备中的串联谐振电路14，用于将所述电磁波转换为载波信号，将该载波信号传输给所述的解调器；

所述的解调器19，用于对所述载波信号进行解调处理得到电信号，将该电信号传输给所述的换能器；

所述的换能器18，用于将所述电信号变换为所述电量值，将该电量值传输给所述控制器；

所述的控制器11，用于将所述电量值与预先设定的门限值进行比较，判断所述电量值是否低于所述门限值，在判断所述电量值低于设定的门限值后，向医疗程控设备中的电源发出电能输出指令；

所述的电源12，用于接收到所述电能输出指令后，输出直流电给所述整流电路；

所述的整流电路13，用于将所述直流电转换为交流电后输出给所述串联谐振电路；

所述医疗程控设备中的串联谐振电路14，用于通过电感利用所述交流电产生电磁波，通过调整串联谐振电路的谐振频率使所述电磁波的频率大于设定数值，通过电磁耦合将功率放大后的电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体；

所述的功率放大器15，用于对所述电磁波的功率进行放大处理。

进一步地，所述的医疗程控设备1中设置至少两个谐振体，所述医疗程控设备中的谐振体1（16）接收医疗程控设备中的谐振电路通过电磁耦合传输过来的电磁波，所述医疗程控设备中的谐振体1和所述医疗程控设备中的谐振体2（17）产生磁共振，所述谐振体1（16）将所述电磁波传输给所述谐振体2（17）；

在所述心脏起搏器中设置至少两个谐振体，所述心脏起搏器中的谐振体3（25）和所述医疗程控设备中的谐振体2（17）产生磁共振，所述谐振体3（25）接收所述谐振体2（17）传输过来的电磁波，通过调整所述谐振体2（17）、谐振体3（25）之间的互感系数、调整所述谐振体3（25）对所述谐振体2（17）的发射阻抗，使所述谐振体2（17）、谐振体3（25）之间传输电磁波的距离超过设定距离；

所述心脏起搏器中的谐振体3（25）和所述心脏起搏器中的谐振体4（26）产生磁共振，所述谐振体3（25）将所述电磁波传输给所述谐振体4（26）。

进一步，所述谐振体2（17）包括互相串联的第二等效电感、第二分布电容、第二等效串联电阻和谐振体3（25）对所述谐振体2（17）的发射阻抗，所述谐振体3（25）包括互相串联的第三等效电感、第三分布电容、第三等效串联电阻和谐振体4（26）对所述谐振体3（25）的发射阻抗；

通过调整所述谐振体2（17）和谐振体3（25）中的电子元件的参数值来调整所述谐振体2（17）和谐振体3（25）之间的互感系数，使得所述谐振体2（17）、谐振体3（25）之间传输电磁波的距离超过设定距离。

进一步地，所述心脏起搏器中的谐振体4通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的串联谐振电路，所述心脏起搏器中的串联谐振电路中的电感将所述电磁波转换为交流电，将所述交流电传输给所述整流电路，所述整流电路输出直流电给所述稳压电路，所述稳压电路利用稳压处理后的直流电对所述心脏起搏器的电池进行充电；

在所述医疗程控设备中的控制器根据接收到的电量值判断所述心脏起搏器中的电池充电完成后，所述医疗程控设备停止对所述心脏起搏器进行充电。

用本发明实施例的装置进行基于磁共振的心脏起搏器的无线充电的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例将磁共振传能技术运用到人体注入式心脏起搏器，通过医疗程控设备将电能转换为电磁波，医疗程控设备中的谐振体将电磁波传输给心脏起搏器中的谐振体，心脏起搏器再将电磁波转换为电能，可以有效地对心脏起搏器进行人体外部充电，可以克服电池能量对心脏起搏器寿命的限制，满足具有特殊功能的需要，有效延长起搏器的工作寿命，使各类心脏起搏器真正实现“一次植入、终身使用”，免除患者再次开刀更换植入的后顾之忧，真正减除了病人的生理痛苦和经济负担。

本发明实施例的方法和装置基于磁共振的无线电能传输的效率高、稳定性好，可以保证持续、足够的能量供给，人们可以放心使用心脏起搏器。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法，其特征在于，在人体内部设置心脏起搏器，在人体外部设置对心脏起搏器进行无线充电的医疗程控设备，所述方法具体包括：

所述心脏起搏器将检测到的心脏起搏器中的电池的电流值传输给所述医疗程控设备，所述医疗程控设备判断所述电量值低于设定的门限值后，所述医疗程控设备中的谐振电路将电能转换为电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体；

所述医疗程控设备中的谐振体和所述心脏起搏器中的谐振体产生磁共振，所述医疗程控设备中的谐振体将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体；

所述心脏起搏器中的谐振体通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振电路，所述心脏起搏器中的谐振电路将所述电磁波转换为电能，利用所述电能对所述心脏起搏器的电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法，其特征在于，所述的心脏起搏器将检测到的心脏起搏器中的电池的电流值传输给所述医疗程控设备，包括：

在心脏起搏器中设置电池检测控制单元、变换器、信号调制器、串联谐振电路和谐振体，所述电池检测控制单元和心脏起搏器中的电池进行连接，按照设定的时间间隔检测所述心脏起搏器中的电池的电量，将检测到的电量值传输给所述变换器，所述变换器将所述电量值变换为电信号，将该电信号传输给所述信号调制器，所述信号调制器对所述电信号进行调制处理得到载波信号，将该载波信号传输给所述串联谐振电路，所述串联谐振电路中的电感将所述载波信号变换成电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体；

所述心脏起搏器中的谐振体和所述医疗程控设备中的谐振体产生磁共振，所述心脏起搏器中的谐振体将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体。

3.根据权利要求2所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法，其特征在于，所述的医疗程控设备判断所述电量值低于设定的门限值后，包括：

在所述医疗程控设备中设置控制器、换能器、解调器、串联谐振电路和谐振体，所述医疗程控设备中的谐振体接收到所述电磁波后，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的串联谐振电路，所述医疗程控设备中的串联谐振电路将所述电磁波转换为载波信号，所述解调器对所述载波信号进行解调处理得到电信号，所述换能器将所述电信号变换为所述电量值，将该电量值传输给所述控制器；

所述控制器将所述电量值与预先设定的门限值进行比较，判断所述电量值是否低于所述门限值。

4.根据权利要求3所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法，其特征在于，所述的医疗程控设备中的谐振电路将电能转换为电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体，包括：

在所述医疗程控设备中还设置电源、整流电路和功率放大器，在所述控制器判断所述电量值低于设定的门限值后，所述控制器向医疗程控设备中的电源发出电能输出指令，所述电源输出直流电给所述整流电路，所述整流电路将所述直流电转换为交流电后输出给所述串联谐振电路；

所述医疗程控设备中的串联谐振电路中的电感利用所述交流电产生电磁波，通过调整串联谐振电路的谐振频率使所述电磁波的频率大于设定数值，所述功率放大器对所述电磁波的功率进行放大处理，所述串联谐振电路通过电磁耦合将功率放大后的电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体。

5.根据权利要求4所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法，其特征在于，所述的医疗程控设备中的谐振体和所述心脏起搏器中的谐振体产生磁共振，所述医疗程控设备中的谐振体将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体，包括：

在所述医疗程控设备中设置至少两个谐振体，所述医疗程控设备中的谐振体1接收医疗程控设备中的谐振电路通过电磁耦合传输过来的电磁波，所述医疗程控设备中的谐振体1和所述医疗程控设备中的谐振体2产生磁共振，所述谐振体1将所述电磁波传输给所述谐振体2；

在所述心脏起搏器中设置至少两个谐振体，所述心脏起搏器中的谐振体3和所述医疗程控设备中的谐振体2产生磁共振，所述谐振体3接收所述谐振体2传输过来的电磁波，通过调整所述谐振体2、谐振体3之间的互感系数、调整所述谐振体3对所述谐振体2的发射阻抗，使所述谐振体2、谐振体3之间传输电磁波的距离超过设定距离；

所述心脏起搏器中的谐振体3和所述心脏起搏器中的谐振体4产生磁共振，所述谐振体3将所述电磁波传输给所述谐振体4。

6.根据权利要求5所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法，其特征在于，所述的方法还包括：

所述谐振体2包括互相串联的第二等效电感、第二分布电容、第二等效串联电阻和谐振体3对所述谐振体2的发射阻抗，所述谐振体3包括互相串联的第三等效电感、第三分布电容、第三等效串联电阻和谐振体4对所述谐振体3的发射阻抗；

通过调整所述谐振体2和谐振体3中的电子元件的参数值来调整所述谐振体2和谐振体3之间的互感系数，使得所述谐振体2、谐振体3之间传输电磁波的距离超过设定距离。

7.根据权利要求5或6所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电方法，其特征在于，所述的心脏起搏器中的谐振体通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振电路，所述心脏起搏器中的谐振电路将所述电磁波转换为电能，利用所述电能对所述心脏起搏器的电池进行充电，包括：

在所述心脏起搏器中还设置串联谐振电路、整流电路、稳压电路，所述谐振体4通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的串联谐振电路，所述心脏起搏器中的串联谐振电路中的电感将所述电磁波转换为交流电，将所述交流电传输给所述整流电路，所述整流电路输出直流电给所述稳压电路，所述稳压电路利用稳压处理后的直流电对所述心脏起搏器的电池进行充电；

在所述医疗程控设备中的控制器根据接收到的电量值判断所述心脏起搏器中的电池充电完成后，所述医疗程控设备停止对所述心脏起搏器进行充电。

8.一种基于磁共振的心脏起搏器的无线充电装置，其特征在于，包括：医疗程控设备和心脏起搏器；

所述的医疗程控设备，用于设置在人体外部，在判断所述心脏起搏器传输过来的电量值低于设定的门限值后，所述医疗程控设备中的谐振电路将电能转换为电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体；所述医疗程控设备中的谐振体和所述心脏起搏器中的谐振体产生磁共振，所述医疗程控设备中的谐振体将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体；

所述的心脏起搏器，用于设置在人体内部，将检测到的心脏起搏器中的电池的电流值传输给所述医疗程控设备，利用心脏起搏器的谐振体通过电磁耦合将所述医疗程控设备传输过来的电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振电路，所述心脏起搏器中的谐振电路将所述电磁波转换为电能，利用所述电能对所述心脏起搏器的电池进行充电。

9.根据权利要求8所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电装置，其特征在于，所述的心脏起搏器包括：电池检测控制单元、变换器、信号调制器、串联谐振电路和谐振体；

所述的电池检测控制单元，用于和心脏起搏器中的电池进行连接，按照设定的时间间隔检测所述心脏起搏器中的电池的电量，将检测到的电量值传输给所述变换器；

所述的变换器，用于将所述电池检测控制单元传输过来的电量值变换为电信号，将该电信号传输给所述信号调制器；

所述的信号调制器，用于对所述电信号进行调制处理得到载波信号，将该载波信号传输给所述串联谐振电路；

所述的串联谐振电路，用于利用电感将所述载波信号变换成电磁波，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的谐振体；

所述心脏起搏器中的谐振体，用于和所述医疗程控设备中的谐振体产生磁共振，将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体。

10.根据权利要求9所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电装置，其特征在于，所述的医疗程控设备包括：控制器、换能器、解调器、串联谐振电路和谐振体；

所述医疗程控设备中的谐振体，用于接收到所述电磁波后，通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述医疗程控设备中的串联谐振电路；

所述医疗程控设备中的串联谐振电路，用于将所述电磁波转换为载波信号，将该载波信号传输给所述的解调器；

所述的解调器，用于对所述载波信号进行解调处理得到电信号，将该电信号传输给所述的换能器；

所述的换能器，用于将所述电信号变换为所述电量值，将该电量值传输给所述控制器；

所述的控制器，用于将所述电量值与预先设定的门限值进行比较，判断所述电量值是否低于所述门限值。

11.根据权利要求10所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电装置，其特征在于，所述的医疗程控设备还包括：电源、整流电路和功率放大器；

所述的控制器，用于判断所述电量值低于设定的门限值后，向医疗程控设备中的电源发出电能输出指令；

所述的电源，用于接收到所述电能输出指令后，输出直流电给所述整流电路；

所述的整流电路，用于将所述直流电转换为交流电后输出给所述串联谐振电路；

所述医疗程控设备中的串联谐振电路，用于通过电感利用所述交流电产生电磁波，通过调整串联谐振电路的谐振频率使所述电磁波的频率大于设定数值，通过电磁耦合将功率放大后的电磁波传输给所述医疗程控设备中的谐振体；

所述的功率放大器，用于对所述电磁波的功率进行放大处理。

12.根据权利要求11所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电装置，其特征在于，在所述医疗程控设备中设置至少两个谐振体，所述医疗程控设备中的谐振体1接收医疗程控设备中的谐振电路通过电磁耦合传输过来的电磁波，所述医疗程控设备中的谐振体1和所述医疗程控设备中的谐振体2产生磁共振，所述谐振体1将所述电磁波传输给所述谐振体2；

在所述心脏起搏器中设置至少两个谐振体，所述心脏起搏器中的谐振体3和所述医疗程控设备中的谐振体2产生磁共振，所述谐振体3接收所述谐振体2传输过来的电磁波，通过调整所述谐振体2、谐振体3之间的互感系数、调整所述谐振体3对所述谐振体2的发射阻抗，使所述谐振体2、谐振体3之间传输电磁波的距离超过设定距离；

所述心脏起搏器中的谐振体3和所述心脏起搏器中的谐振体4产生磁共振，所述谐振体3将所述电磁波传输给所述谐振体4。

13.根据权利要求12所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电装置，其特征在于，所述谐振体2包括互相串联的第二等效电感、第二分布电容、第二等效串联电阻和谐振体3对所述谐振体2的发射阻抗，所述谐振体3包括互相串联的第三等效电感、第三分布电容、第三等效串联电阻和谐振体4对所述谐振体3的发射阻抗；

通过调整所述谐振体2和谐振体3中的电子元件的参数值来调整所述谐振体2和谐振体3之间的互感系数，使得所述谐振体2、谐振体3之间传输电磁波的距离超过设定距离。

14.根据权利要求12或13所述的基于磁共振的心脏起搏器的无线充电装置，其特征在于，在所述心脏起搏器中还设置串联谐振电路、整流电路、稳压电路，所述谐振体4通过电磁耦合将所述电磁波传输给所述心脏起搏器中的串联谐振电路，所述心脏起搏器中的串联谐振电路中的电感将所述电磁波转换为交流电，将所述交流电传输给所述整流电路，所述整流电路输出直流电给所述稳压电路，所述稳压电路利用稳压处理后的直流电对所述心脏起搏器的电池进行充电；

在所述医疗程控设备中的控制器根据接收到的电量值判断所述心脏起搏器中的电池充电完成后，所述医疗程控设备停止对所述心脏起搏器进行充电。