CN109728632A - 一种植入式心脏起搏器无线充电系统及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动进行能量检测的植入式心脏起搏器的无线充电系统及运行方法，至少包括置于体外的无线充电发射模块，其余置于体内的充电电路控制模块、若干无线充电接收模块、若干电池模块、警鸣模块；所述充电电路控制模块，其若干信号输出端分别对应连接若干相应的无线充电接收模块的信号端，根据工况需求，选择性地开启或关闭相应无线充电接收模块的工作状态；其另一信号输出端连接警鸣模块的信号输入端，用于任一电池模块低于设定最低电量值时报警；其余信号端分别双向对应连接若干电池模块的另一信号端，用于接收若干电池模块的电量信息，并向低于设定最低电量值的电池模块发送充电指令，保证至少有一个电池模块达到设定最高电量值。

Description

一种植入式心脏起搏器无线充电系统及运行方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种植入式心脏起搏器无线充电系统及运行方法。

背景技术

植入式的心脏起搏器(cardiac pacemaker)是一种植入于人体内的电子治疗设备。通过脉冲发生器发放由电池提供能量的电脉冲，经过电极导线的传导，刺激心脏内表面心肌，使心脏获得激励和收缩，使得人体获得合适的心率起搏，达到治疗心律失常所导致的心脏功能障碍的目的。

因心脏起搏器植入于人体的约束，其能源无法从外界得到补充，一旦能量耗尽，就必须经过手术取出起搏器并更换。很多患者需要终身依靠心脏起搏器，频繁的手术更换会对患者带来生理上的痛苦和经济上的负担。

目前国内外市场上主要的起搏器产品，基本采用锂碘电池供电技术，而电池的标称使用寿命最多为10年。通过扩大电池容量的方法来延长心脏起搏器寿命是最为简单直观的方法。这种方法实现简单、成本低廉，却受到人体植入式设备体积上的约束，因此应用前景并不广泛。

另外，虽然现有技术中存在一些自供能心脏起搏器的方案，但其发电体被配置在心脏内表面或外表面，有阻碍心脏跳动的风险，且一旦脱落将导致供能系统无法正常工作，技术方案不够成熟。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种植入式心脏起搏器无线充电系统及运行方法。该发明在不将心脏起搏器取出体外的条件下对心脏起搏器电池进行能量检测及无线充电，能够大幅度延长心脏起搏器电池的使用时间，提高患者的生活质量，减轻其病痛和经济负担。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种植入式心脏起搏器无线充电系统，其特征在于，至少包括置于体外的无线充电发射模块、置于体内的充电电路控制模块、置于体内的若干无线充电接收模块、置于体内的若干电池模块、置于体内的警鸣模块；所述无线充电发射模块，内含电磁铁线圈，在通电条件下，产生磁场；所述无线充电接收模块，内含导电线圈，通过感应无线充电发射模块产生的磁场，产生感应电流；所述电池模块，其一信号输入端连接相应的无线充电接收模块的输出端，用于从相应的无线充电接收模块接收电流，为自身充电；其一信号输出端电连接心脏起搏器，用于对心脏起搏器进行供电；其另一信号端用于信号收发；所述充电电路控制模块，其中若干信号输出端分别对应连接若干相应的无线充电接收模块的信号端，根据工况需求，选择性地开启或关闭相应无线充电接收模块的工作状态；其另一信号输出端连接警鸣模块的信号输入端，用于任一电池模块低于设定最低电量值时报警；其余信号端分别双向对应连接若干电池模块的另一信号端，用于接收若干电池模块的电量信息，并向低于设定最低电量值的电池模块发送充电指令，保证至少有一个电池模块达到设定最高电量值；所述警鸣模块，其信号输入端连接所述充电电路控制模块，用于在任一电池模块低于设定最低电量值时报警。

进一步地，当所有电池模块的电量均大于预先设定的最高电量值时，无线充电发射模块、所有的无线充电接收模块、所有的无线充电接收模块、警鸣模块分别处于关闭状态，并任择一电池模块处于供电状态。

进一步地，当任一电池模块的电量小于预先设定的最低电量值时，无线充电发射模块、警鸣模块与相应的无线充电接收模块处于开启状态；该电池模块供电状态关闭，充电状态开启，其对应的无线充电接收模块开启。

进一步地，所述无线充电发射模块为磁感应发射模块或磁共振发射模块。

进一步地，所述无线充电模块为与所述磁感应发射模块或磁共振发射模块相对应的磁感应接收模块或磁共振接收模块。

进一步地，所述无线充电发射模块为1个或多个。

同时，本发明提供一种植入式心脏起搏器无线充电系统的运行方法，其特征在于，包括：步骤1、充电电路控制模块固定频率接收若干电池模块电量信息；步骤2、当所有电池模块的电量均大于预先设定的最高电量值时，无线充电发射模块、所有的无线充电接收模块、所有的无线充电接收模块、警鸣模块分别处于关闭状态，并任择一电池模块处于供电状态；当任一电池模块的电量小于预先设定的最低电量值时，无线充电发射模块、警鸣模块与相应的无线充电接收模块处于开启状态；该电池模块供电状态关闭，充电状态开启，其对应的无线充电接收模块开启。

综合以上说明，本发明提供一种植入式心脏起搏器无线充电系统及运行方法在不将心脏起搏器取出体外的条件下对心脏起搏器电池进行能量检测及无线充电，能够大幅度延长心脏起搏器电池的使用时间，提高患者的生活质量，克服了常规心脏起搏器电池寿命终结后需要手术取出的状况，减轻其病痛和经济负担，并且本发明提供的可无线充电的心脏起搏器可以配置在胸口胸腔锁骨上方，避免了自供能心脏起搏器可能造成的妨碍心脏跳动及脱落后供能系统无法正常工作的风险。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明提出的一种植入式心脏起搏器无线充电系统的结构示意图。

图2是本发明植入式心脏起搏器无线充电系统磁感应无线充电技术原理示意图。

图3为本发明植入式心脏起搏器无线充电系统磁共振无线充电技术原理示意图。

图4为本发明提出的植入式心脏起搏器无线充电系统运行方法。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提出的植入式心脏起搏器无线充电系统及运行方法进一步详细说明。需说明的是，附图采用简洁概况的形式，未涵盖实现该控制方法所需全部的硬件信息，仅用以方便、清晰的辅助说明本发明实施例的目的。

实施例1

图1中示出了本发明提出的一种植入式心脏起搏器无线充电系统结构示意图。在此实施例中，本发明提出的植入式心脏起搏器无线充电系统包括无线充电发射模块、无线充电第一接收模块、第一电池模块、无线充电第二接收模块、第二电池模块、警鸣模块、充电电路控制模块。需要说明的是无线充电发射模块、无线充电接收模块及电池模块的数量可以根据实际需求不同进行设定，本例中以一个无线充电发射模块、两个无线充电接收模块、两个电池模块、两个无线充电接收模块为例。

无线充电发射模块，内含电磁铁线圈，在通电条件下，产生磁场；需要说明的是无线充电发射模块位于体外，在接收到警鸣模块的警鸣信息后可手动进行开启，以便进行后续的充电动作。当然无线充电发射模块可以根据使用需要设置1个或多个。

无线充电第一接收模块，内含导电线圈，通过感应线充电发射模块产生的磁场，产生感应电流；

第一电池模块，其一信号输入端连接所述无线充电第一接收模块的输出端，用于从无线充电第一接收模块接收电流，为自身充电；其一信号输出端电连接心脏起搏器，用于对心脏起搏器进行供电；其另一信号端用于以固定频率将自身电量信息发送给充电电路控制模块，并接收充电电路控制模块的指令信息。

需要说明的是无线充电发射模块为磁感应发射模块或磁共振发射模块，而无线充电第一接收模块和无线充电第二接收模块为与磁感应发射模块或磁共振发射模块对应的磁感应接收模块或磁共振接收模块。图2给出了磁感应无线充电技术原理，给送电线圈相当于本发明中的无线充电发射模块施加一定频率的交流电，无线充电发射模块产生交变的磁场，通过电磁感应在受电线圈相当于本发明中的无线充电第一或第二接收模块中产生一定的电流，从而将能量从无线充电发射模块转移到无线充电接收模块，进一步的电池模块将无线充电接收模块产生的感应电流转变成电池内部的化学能储存。图3给出了磁共振无线充电技术原理，同样给送电线圈相当于本发明中的无线充电发射模块施加一定频率的交流电，无线充电发射模块产生高频振荡磁场，同时将受电线圈即相当于本发明中的无线充电第一或第二接收模块调整到与送电线圈相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，从而将能量从无线充电发射模块转移到无线充电接收模块，并进一步的转化为电池内部的化学能储存。

根据同样原理，本发明设置无线充电第二接收模块，内含导电线圈，通过感应无线充电发射模块发射的交变的磁场，产生感应电流；第二电池模块，其一信号输入端连接所述无线充电第一接收模块的输出端，用于从无线充电第二接收模块接收电流，为自身充电；其一信号输出端电连接心脏起搏器，用于对心脏起搏器进行供电；其另一信号端用于信号收发。

充电电路控制模块，其中第一、第二信号输出端分别对应连接无线充电第一接收模块的信号端、无线充电第二接收模块的信号端，根据工况需求，选择性地开启或关断无线充电第一接收模块和无线充电第二接收模块的工作状态；其第三信号输出端连接警鸣模块的信号输入端，用于第一、第二电池模块中任一块低于设定最低电量值时报警；其另两个信号端分别双向对应连接第一电池模块的另一信号端、第二电池模块的另一信号端，用于接收第一电池模块、第二电池模块的电量信息，并向低于设定最低电量值的第一电池模块或第二电池模块发送充电指令，保证至少第一、第二电池模块中至少有一块达到设定最高电量值。具体描述如下：当第一电池模块或第二电池模块的电量大于预先设定的最高电量值时，无线充电发射模块、无线充电第一接收模块、无线充电第二接收模块及警鸣模块处于关闭状态；第一电池模块、第二电池模块中的一个处于供电状态。当第一电池模块或第二电池模块的电量小于预先设定的最低电量值时，无线充电发射模块、警鸣模块与无线充电第一接收模块或无线充电第二接收模块处于开启状态；第一电池模块、第二电池模块中电量较少的电池模块供电状态关闭，充电状态开启，其对应的无线充电接收模块开启；电量较多的电池模块供电状态开启，其对应的无线充电接收模式关闭。

警鸣模块，其信号输入端连接所述充电电路控制模块，用于接收充电电路控制模块的指令信息并执行相应动作。

本发明通过设置同样两组可替换充电的电池模块，避免了单一电池组电量低下时可能导致的心脏起搏器无法正常工作的状况。当然，根据实际需要，也可以另外配置多组可替换充电的电池模块，以便更好的保证心脏起搏器的电量，支持心脏起搏器其他耗电功能的展开。

另外，基于上述植入式心脏起搏器无线充电系统，本发明还提供了一种植入式心脏起搏器无线充电系统运行方法。

具体如图4所示：步骤1、充电电路控制模块以固定频率接收若干电池模块电量信息；步骤2、当所有电池模块的电量均大于预先设定的最高电量值时，无线充电发射模块、所有的无线充电接收模块、所有的无线充电接收模块、警鸣模块分别处于关闭状态，并任择一电池模块处于供电状态；当任一电池模块的电量小于预先设定的最低电量值时，无线充电发射模块、警鸣模块与相应的无线充电接收模块处于开启状态；该电池模块供电状态关闭，充电状态开启，其对应的无线充电接收模块开启。

本发明提供一种植入式心脏起搏器无线充电系统及运行方法在不将心脏起搏器取出体外的条件下对心脏起搏器电池进行能量检测及无线充电，能够大幅度延长心脏起搏器电池的使用时间，提高患者的生活质量，克服了常规心脏起搏器电池寿命终结后需要手术取出的状况，减轻其病痛和经济负担，并且本发明提供的可无线充电的心脏起搏器可以配置在胸口胸腔锁骨上方，避免了自供能心脏起搏器可能造成的妨碍心脏跳动及脱落后供能系统无法正常工作的风险。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种植入式心脏起搏器无线充电系统，其特征在于，至少包括置于体外的无线充电发射模块、置于体内的充电电路控制模块、置于体内的若干无线充电接收模块、置于体内的若干电池模块、置于体内的警鸣模块；

所述无线充电发射模块，内含电磁铁线圈，在通电条件下，产生磁场；

所述无线充电接收模块，内含导电线圈，通过感应无线充电发射模块产生的磁场，产生感应电流；

所述电池模块，其一信号输入端连接相应的无线充电接收模块的输出端，用于从相应的无线充电接收模块接收电流，为自身充电；其一信号输出端电连接心脏起搏器，用于对心脏起搏器进行供电；其另一信号端用于信号收发；

所述充电电路控制模块，其中若干信号输出端分别对应连接若干相应的无线充电接收模块的信号端，根据工况需求，选择性地开启或关闭相应无线充电接收模块的工作状态；其另一信号输出端连接警鸣模块的信号输入端，用于任一电池模块低于设定最低电量值时报警；其余信号端分别双向对应连接若干电池模块的另一信号端，用于接收若干电池模块的电量信息，并向低于设定最低电量值的电池模块发送充电指令，保证至少有一个电池模块达到设定最高电量值；

所述警鸣模块，其信号输入端连接所述充电电路控制模块，用于在任一电池模块低于设定最低电量值时报警。

2.如权利要求1所述的植入式心脏起搏器无线充电系统，其特征在于，当所有电池模块的电量均大于预先设定的最高电量值时，无线充电发射模块、所有的无线充电接收模块、所有的无线充电接收模块、警鸣模块分别处于关闭状态，并任择一电池模块处于供电状态。

3.如权利要求1所述的植入式心脏起搏器无线充电系统，其特征在于，当任一电池模块的电量小于预先设定的最低电量值时，无线充电发射模块、警鸣模块与相应的无线充电接收模块处于开启状态；该电池模块供电状态关闭，充电状态开启，其对应的无线充电接收模块开启。

4.如权利要求1所述的植入式心脏起搏器无线充电系统，其特征在于，所述无线充电发射模块为磁感应发射模块或磁共振发射模块。

5.如权利要求4所述的植入式心脏起搏器无线充电系统，其特征在于，所述无线充电模块为与所述磁感应发射模块或磁共振发射模块相对应的磁感应接收模块或磁共振接收模块。

6.如权利要求1所述的植入式心脏起搏器无线充电系统，其特征在于，所述无线充电发射模块为一个或多个。

7.一种植入式心脏起搏器无线充电系统的运行方法，其特征在于，包括：

步骤1、充电电路控制模块以固定频率接收若干电池模块电量信息；

步骤2、当所有电池模块的电量均大于预先设定的最高电量值时，无线充电发射模块、所有的无线充电接收模块、所有的无线充电接收模块、警鸣模块分别处于关闭状态，并任择一电池模块处于供电状态；当任一电池模块的电量小于预先设定的最低电量值时，无线充电发射模块、警鸣模块与相应的无线充电接收模块处于开启状态；该电池模块供电状态关闭，充电状态开启，其对应的无线充电接收模块开启。