CN113991884A - 一种植入式医疗器械的无线充电系统及方法 - Google Patents

一种植入式医疗器械的无线充电系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113991884A
CN113991884A CN202111330026.9A CN202111330026A CN113991884A CN 113991884 A CN113991884 A CN 113991884A CN 202111330026 A CN202111330026 A CN 202111330026A CN 113991884 A CN113991884 A CN 113991884A
Authority
CN
China
Prior art keywords
charging
circuit
medical device
implantable medical
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111330026.9A
Other languages
English (en)
Inventor
刘伟
金华
杨芬
陈小龙
翟建波
张广雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lepu Medical Electronics Technology Co ltd
Original Assignee
Lepu Medical Electronics Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lepu Medical Electronics Technology Co ltd filed Critical Lepu Medical Electronics Technology Co ltd
Priority to CN202111330026.9A priority Critical patent/CN113991884A/zh
Publication of CN113991884A publication Critical patent/CN113991884A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00036—Charger exchanging data with battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0036—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using connection detecting circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种植入式医疗器械的无线充电系统和方法，该系统包括由第一功能单元和充电发射电路组成的体外充电设备和包含充电接收电路的植入式医疗器械；充电发射电路通过电磁耦合方式将能量传输给充电接收电路。该方法包括体外充电设备将充电启动指令传输给充电接收电路；第二控制器控制充电接收电路对第二电池进行充电；同时体外充电设备获取植入式医疗器械的充电信息，并根据充电信息控制充电过程的运行。该系统通过获取植入式医疗器械的充电信息，使用闭环控制方法，实现对植入式医疗器械充电过程的温度监测、空载监测、充电电量监测、强度监测，并可自动调整谐振频率和占空比，使无线充电过程更加安全、可靠。

Description

一种植入式医疗器械的无线充电系统及方法
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种植入式医疗器械的无线充电系统及方法。
背景技术
植入式医疗器械是一种需要通过手术植入人体内，并长期留存在人体内使用的医疗器械，其使用年限受限于电池寿命，一旦电池的电能耗尽就需要重新通过手术更换设备。无线充电技术的出现为延长这类设备的使用寿命、进而减少对使用者进行手术的次数带来了可能。
近年来，出现了很多将无线充电应用于医疗器械领域的技术，但却很难将其应用于植入式医疗器械。由于植入式医疗器械需要植入人体内长期使用，对其与人体组织直接接触的外壳要求比较高，目前公认使用金属钛作为制作植入式医疗器械的外壳，其金属特性对无线充电是极为不利的，因此，为了尽可能地降低钛壳对无线充电的不利影响，除了钛壳厚度的制作要求外，对无线充电系统及其控制方法也提出了更多的挑战。
现有植入式充电技术在安全性、可靠性方面比较欠缺，充电的闭环控制准确性不好，在充电过程中植入式医疗器械温度较高，充电效率较低。
发明内容
本申请提供了一种植入式医疗器械的无线充电系统及方法，以解决传统植入式医疗器械在进行无线充电时，植入式医疗器械温度较高并且充电效率低的问题。
本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种植入式医疗器械的无线充电系统，包括：体外充电设备和植入式医疗器械；
所述体外充电设备包括第一功能单元和充电发射电路，所述第一功能单元与所述充电发射电路电连接，用于控制所述充电发射电路的运行；
所述植入式医疗器械包括充电接收电路，所述充电发射电路通过电磁耦合方式，将电磁波能量穿过所述植入式医疗器械的钛壳传输给所述充电接收电路。
进一步的，所述第一功能单元包括第一无线通讯电路、第一控制器、触摸显示电路、第一电源管理电路、第一电池、第一温度监测电路、电压监测电路和电流监测电路；
所述第一控制器用于控制所述体外充电设备的运行；
所述第一无线通讯电路与所述第一控制器电连接，用于与所述植入式医疗器械进行通讯；
所述触摸显示电路与所述第一控制器电连接，用于将用户输入的指令传输给所述第一控制器；
所述第一电池与所述第一电源管理电路连接，用于给所述体外充电设备提供电能；
所述第一电源管理电路与所述充电发射电路连接，用于控制充电发射电路的电源通断；
所述第一温度监测电路与所述第一控制器电连接，用于在所述无线充电系统进行无线充电的过程中实时监测所述体外充电设备的温度；
所述电压监测电路的输入端与所述充电发射电路电连接，所述电压监测电路的输出端与所述第一控制器电连接，用于在所述无线充电系统进行无线充电的过程中进行空载监测；
所述电流监测电路与所述第一电源管理电路电连接，用于在所述无线充电系统进行无线充电的过程中监测所述充电发射电路的输出功率。
进一步的，所述充电发射电路包括驱动电路、逆变电路和充电线圈；
所述驱动电路的输入端与所述第一控制器电连接，输出端与所述逆变电路电连接，用于接收所述第一控制器发出的信号，并控制所述逆变电路进行工作；
所述逆变电路与所述充电线圈电连接，用于控制所述充电线圈进行工作，所述充电线圈用于发射功率信号。
进一步的，所述充电接收电路包括接收线圈、隔直滤波电路、第二电源管理电路、第二控制器、第二电池、充电电流监测电路、过放保护电路、第二温度监测电路和第二无线通讯电路；
所述接收线圈用于通过磁耦合方式接收所述充电线圈发射的所述功率信号；
所述隔直滤波电路与所述接收线圈电连接，用于对所述接收线圈接收的功率信号进行滤波处理；
所述第二电源管理电路与所述隔直滤波电路电连接，用于将所述隔直滤波电路输出的电信号转换成预设电压的电信号，并给所述第二电池充电；
所述第二控制器分别与所述充电电流监测电路和所述第二温度监测电路电连接，用于控制所述充电接收电路的运行；
所述第二电池与所述第二电源管理电路电连接，用于给所述植入式医疗器械提供电能；
所述充电电流监测电路与所述第二电池电连接，用于采集所述第二电池的充电电流值；
所述过放保护电路与所述第二电池电连接，用于监测所述第二电池的电压；
所述第二温度监测电路的输入端与所述植入式医疗器械的外壳连接，所述第二温度监测电路的输出端与所述第二控制器电连接，用于测量所述植入式医疗器械的外壳的温度；
所述第二无线通讯电路与所述第二控制器电连接，用于与所述体外充电设备进行通讯。
第二方面，本申请提供一种植入式医疗器械的无线充电方法，包括以下步骤：
体外充电设备通过触摸显示电路将充电启动指令数据传输给第一控制器；
所述第一控制器将所述充电启动指令数据传输给第一无线通讯电路；
所述第一无线通讯电路和第二无线通讯电路建立通讯链路，并将所述充电指令数据传输到第二控制器；
所述第二控制器控制充电接收电路对第二电池进行充电；
所述体外充电设备和植入式医疗器械按照第一预设时间间隔通过所述第一无线通讯电路和所述第二无线通讯电路进行通讯；
所述体外充电设备获取所述植入式医疗器械的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行。
进一步的，所述体外充电设备获取所述植入式医疗器械的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行，包括：
所述体外充电设备按照第二预设时间间隔调节充电谐振频率，使充电发射电路和充电接收电路工作在谐振点上。
进一步的，所述体外充电设备获取所述植入式医疗器械的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行，包括：
若所述充电信息为异常状态，则所述体外充电设备停止功率输出，所述异常状态包括所述第二电池的充电电压不在预设充电电压范围内、所述第二电池的充电电流不在预设充电电流范围内、所述第二电池的电池温度超过预设电池温度。
进一步的，所述体外充电设备获取所述植入式医疗器械的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行，包括：
若所述充电信息为所述植入式医疗器械的外壳温度大于预设温度值，则所述体外充电设备停止功率输出，并向所述植入式医疗器械发送关闭充电接收电路的指令；
若所述充电信息为所述植入式医疗器械的外壳温度小于所述预设温度值，则所述体外充电设备进行功率输出，并向所述植入式医疗器械发送开启充电接收电路的指令。
进一步的，所述体外充电设备获取所述植入式医疗器械的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行，包括：
若所述充电信息为所述植入式医疗器械与所述体外充电设备之间的距离大于预设距离，则所述体外充电设备停止功率输出，并向所述植入式医疗器械发送关闭充电接收电路的指令。
进一步的，所述体外充电设备获取所述植入式医疗器械的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行，包括：
若所述充电信息为所述第二电池的电量大于预设电量，则所述体外充电设备停止功率输出，并向所述植入式医疗器械发送关闭充电接收电路的指令。
本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：
本申请实施例提供的植入式医疗器械的无线充电系统包括：体外充电设备和植入式医疗器械；该体外充电设备包括第一功能单元和充电发射电路，第一功能电路与充电发射电路电连接，用于控制充电发射电路的运行；该植入式医疗器械包括充电接收电路，充电发射电路通过电磁耦合方式将能量传输给充电接收电路。本申请实施例提供的植入式医疗器械的无线充电方法包括：体外充电设备通过第一无线通讯电路和第二无线通讯电路将充电启动指令传输给植入式医疗器械的充电接收电路；第二控制器控制充电接收电路对第二电池进行充电；同时体外充电设备和植入式医疗器械按照第一预设时间间隔通过第一无线通讯电路和第二无线通讯电路进行通讯；体外充电设备获取植入式医疗器械的充电信息，并根据充电信息控制充电过程的运行。该无线充电系统通过获取植入式医疗器械的充电信息，使用闭环控制方法，可以实现对植入式医疗器械的温度监测、空载监测、充电电量监测，并且可以自动调整谐振频率和占空比，使得无线充电过程更加安全、可靠。
附图说明
图1为本申请实施例提供的植入式医疗器械的无线充电系统的整体框图；
图2为本申请实施例提供的体外充电设备的电路原理框图；
图3为本申请实施例提供的植入式医疗器械的无线充电接收电路原理框图。
附图标记说明：100-体外充电设备，110-第一功能单元，111-第一无线通讯电路，112-第一控制器，113-触摸显示电路，114-第一电源管理电路，115-第一电池，116-第一温度监测电路，117-电压监测电路，118-电流监测电路，130-充电发射电路，131-驱动电路，132-逆变电路，133-充电线圈，200-植入式医疗器械，230-充电接收电路，231-接收线圈，232-隔直滤波电路，233-第二电源管理电路，234-第二控制器，235-第二电池，236-充电电流监测电路，237-过放保护电路，238-第二温度监测电路，239-第二无线通讯电路。
具体实施方式
为便于对申请的技术方案进行描述和理解，以下结合附图及实施例对本申请的技术方案作进一步的说明。
参见图1，为本申请实施例提供的植入式医疗器械的无线充电系统的整体框图。如图1所示，该无线充电系统包括体外充电设备100和植入式医疗器械200，体外充电设备100包括第一功能单元110和充电发射电路130，植入式医疗器械200包括充电接收电路230。体外充电设备100的充电发射电路130通过电磁耦合方式，将电磁波能量穿过植入式医疗器械200的外壳传输给植入式医疗器械200的充电接收电路230，给植入式医疗器械200的电池充电，在充电时，电磁波可以穿透薄的金属钛壳，通过搜索频率的限制范围检测厚金属的存在，充电过程实现自动谐振频率调整、自动占空比调整、温度监测、形成闭环控制等。
具体的，参见图2，为本申请实施例提供的体外充电设备的电路原理框图。如图2中所示，第一功能单元110包括第一无线通讯电路111、第一控制器112、触摸显示电路113、第一电源管理电路114、第一电池115、第一温度监测电路116、电压监测电路117和电流监测电路118；充电发射电路130包括驱动电路131、逆变电路132和充电线圈133。
其中，第一控制器112用于控制体外充电设备100的运行。
第一无线通讯电路111与第一控制器112电连接，用于与植入式医疗器械200进行通讯，将指令数据等传输给植入式医疗器械200的充电接收电路230，并接收充电接收电路230采集的数据信息。
触摸显示电路113与第一控制器112电连接，用于将用户通过显示屏输入的各种指令传输给所述第一控制器112，并可以通过显示屏查询植入式医疗器械的一些参数。
第一电池115与第一电源管理电路114连接，用于给体外充电设备100提供电能，该第一电池115为可循环充电的充电电池。
第一电源管理电路114分别与电流监测电路118、驱动电路131和逆变电路132电连接，用于控制充电发射电路130的电源通断。
第一温度监测电路116的输入端与体外充电设备100的外壳相连，输出端与第一控制器112相连，第一控制器112可定时监测体外充电设备100的外壳温度，当温度达到阈值上限时停止功率输出，等待温度降低于阈值下限时即可重新进行无线充电。
电压监测电路117的输入端与充电发射电路130的充电线圈133电连接，输出端与第一控制器112电连接，用于监测充电线圈133上的电压幅值，第一控制器112可通过该电压幅值判断体外充电设备100是否出现空载，若确认体外充电设备100为空载状态，则体外充电设备100立即停止功率输出，退出无线充电的过程。
电流监测电路118的输入端与驱动电路131电连接，输出端与第一控制器112电连接，用于监测驱动电路131的电流，第一控制器112可通过该驱动电路131的电流值限制体外充电设备100的输出功率。
驱动电路131的输入端与第一控制器112电连接，由第一控制器112控制整个无线充电过程，第一控制器112通过使能驱动电路131及逆变电路132，使充电线圈133将充电场磁场发射出去。
参见图3，为本申请实施例提供的植入式医疗器械的无线充电接收电路原理框图。如图3中所示，充电接收电路230包括接收线圈231、隔直滤波电路232、第二电源管理电路233、第二控制器234、第二电池235、充电电流监测电路236、过放保护电路237、第二温度监测电路238和第二无线通讯电路239。
其中，接收线圈231用于通过磁耦合方式接收充电线圈133发射的功率信号。
隔直滤波电路232与接收线圈231电连接，用于对接收线圈231接收的功率信号进行滤波处理。
第二电源管理电路233与隔直滤波电路232电连接，用于将隔直滤波电路232输出的电信号转换成满足给第二电池235充电的电压，并给第二电池235进行充电。
第二控制器234分别与充电电流监测电路236和第二温度监测电路238电连接，用于控制充电接收电路230的运行。
第二电池235与第二电源管理电路233电连接，用于给植入式医疗器械200提供电能。
充电电流监测电路236与第二电池235电连接，用于采集第二电池235的充电电流值。
过放保护电路237与第二电池235电连接，用于监测第二电池235的电压，防止第二电池235因过放而损坏。
第二温度监测电路238的输入端与所述植入式医疗器械200的外壳连接，输出端与第二控制器234电连接，用于测量植入式医疗器械200的外壳温度，避免在无线充电过程中因为植入式医疗器械200的温度高于预设温度值而造成不适感。
第二无线通讯电路239与第二控制器234电连接，与第二控制器234之间进行双向的数据传输，第二无线通讯电路239将体外充电设备100发送的数据传输给第二控制器234，第二控制器234将采集的数据传输给第二无线通讯电路239，再通过第二无线通讯电路239发送至体外充电设备100。
与前述植入式医疗器械的无线充电系统的实施例相对应，本申请实施例还提供了植入式医疗器械的无线充电方法的实施例。
一种植入式医疗器械的无线充电方法，包括以下步骤：
体外充电设备100通过触摸显示电路104将充电启动指令数据传输给第一控制器103；
第一控制器112将充电启动指令数据传输给第一无线通讯电路111；
第一无线通讯电路111和第二无线通讯电路239建立通讯链路，并将充电指令数据传输到第二控制器234；
第二控制器234控制充电接收电路230对第二电池235进行充电；
体外充电设备100和植入式医疗器械200按照第一预设时间间隔通过第一无线通讯电路111和第二无线通讯电路239进行通讯；
体外充电设备100获取植入式医疗器械200的充电信息，并根据充电信息控制充电过程的运行，该充电信息包括所述植入式医疗器械200的外壳温度、植入式医疗器械200与体外充电设备100之间的距离、第二电池235的电量。
具体的，在对植入式医疗器械200进行无线充电前，体外充电设备100可通过第一无线通讯电路111查询植入式医疗器械200的第二电池235的电量，判断是否需要给第二电池235进行充电。此外，当第二电池235放电至过放保护电路237设定的电压阈值时，电路中的地与第二电池235的负极断开，防止第二电池235继续放电，以达到保护第二电池235的目的。在这种情况下，体外充电设备100无法与植入式医疗器械200取得联系，这就要求：第一，体外充电设备100在无法与植入式医疗器械200通讯的情况下仍旧可以给第二电池235充电；第二，植入式医疗器械200在发生过放保护后，第二控制器234的输出状态为允许给第二电池234充电。体外充电设备100直接给植入式医疗器械200的第二电池235进行充电的方法为：体外充电设备100通过第一无线通讯电路111通知植入式医疗器械200打开充电接收电路230，而无论通讯成功与否，体外充电设备100均会通过第一控制器112控制充电发射电路130输出功率信号。不同的是，若通讯失败，体外充电设备100在输出功率信号一定时间之后重新与植入式医疗器械200的充电接收电路230进行通讯，若通讯再次失败，则停止输出功率信号。
在对植入式医疗器械200进行无线充电的过程中，体外充电设备100在充电期间定时通过第一无线通讯电路111与植入式医疗器械进行200通讯，获取其充电信息，用以自动调节充电谐振频率和输出功率，避免体外充电设备100的能源浪费，该充电信息包括第二电池235的充电电压、充电电流、电池温度，植入式医疗器械200的钛壳温度，体外充电设备100与植入式医疗器械200之间的距离；充电期间还可以定时检测电压监测电路117的输出电压，以此判断体外充电设备100是否空载，若体外充电设备100空载，则立即停止充电过程。若该充电信息显示第二电池235的充电电压、充电电流、电池温度超过预设阈值，植入式医疗器械200的钛壳温度超过预设阈值，体外充电设备100与植入式医疗器械200之间的距离大于预设阈值等信息之一，则表示充电出现异常状态，体外充电设备100立即停止功率输出，并发出警告提示。具体的，若该充电信息显示为植入式医疗器械200的外壳温度大于预设温度值，则体外充电设备100停止功率输出，并向植入式医疗器械200发送关闭充电接收电路230的指令，当植入式医疗器械200的外壳温度小于预设温度值时，则体外充电设备100进行功率输出，并向植入式医疗器械200发送开启充电接收电路230的指令。若充电信息为第二电池235的电量大于预设电量，则体外充电设备100停止功率输出，并向植入式医疗器械200发送关闭充电接收电路230的指令。
在对植入式医疗器械200进行无线充电的过程中，体外充电设备100还会定时进行空载检测，即检测植入式医疗器械200是否在可充电的距离范围内，一旦发生空载，体外充电设备100立即停止功率输出，发出警告提示，并通知植入式医疗器械200的充电接收电路230进行关闭。
在对植入式医疗器械200进行无线充电的过程中，体外充电设备100还可以对输出功率信号的频率进行调节。在无线充电过程中由于线圈位置或充电电流的变化，导致充电线圈133与接收线圈231之间的互感发生变化，需要定时调节充电线圈133的输出功率信号的频率，使无线充电系统的电路工作在谐振点上。体外充电设备100还可以对其输出功率进行调节，同样的，在无线充电过程中，因为线圈位置或充电电流等的变化，为了保证充电接收电路230接收到恰好足够的能量给第二电池235充电，需要体外充电设备100定时进行输出功率调节，这样即可以避免能源浪费，又可以保证输出的能量能满足给第二电池235充电。
在对植入式医疗器械200进行无线充电的过程中，体外充电设备100还可以对无线充电强度进行监测，在无线充电过程中体外充电设备100定时监测充电线圈133是否与接收线圈231对准或在有效空间内，并根据监测到的充电线圈133和接收线圈231两者之间的距离，体外充电设备100会实时提示充电的强度。
在对植入式医疗器械200进行无线充电的过程中，体外充电设备100还会定时进行其外壳温度检测，一旦其温度高于设定阈值上限，则体外充电设备100立即暂停功率输出，并通知植入式医疗器械200关闭充电接收电路230；等待体外充电设备100的外壳温度降至设定的阈值下限以下后，体外充电设备100立即重启功率输出，并通知植入式医疗器械200打开充电接收电路230。
本申请实施例提供的植入式医疗器械的无线充电系统及方法，该无线充电系统包括体外充电设备和植入式医疗器械。体外充电设备通过第一控制器输出PWM信号及使能信号给驱动电路，控制逆变电路工作，经充电线圈将功率信号发射出去；体内的植入式医疗器械的充电接收线圈通过磁耦合方式接收到该功率信号，经隔直滤波电路输出直流电压经电源管理电路处理后输出合适的电压给第二电池充电。使用该无线充电系统在对植入式医疗器械中的电池进行无线充电时，体外的体外充电设备和体内的植入式医疗器械的充电接收电路始终保持通讯，体外充电设备利用充电接收电路获取的充电参数，及时调节充电发射功率，并根据充电参数的变化实时自动控制无线充电过去的暂停或重启，实现无线充电系统的闭环控制，使无线充电过程更加安全、可靠。

Claims (10)

1.一种植入式医疗器械的无线充电系统，其特征在于，包括：体外充电设备(100)和植入式医疗器械(200)；
所述体外充电设备(100)包括第一功能单元(110)和充电发射电路(130)，所述第一功能单元(110)与所述充电发射电路(130)电连接，用于控制所述充电发射电路(130)的运行；
所述植入式医疗器械(200)包括充电接收电路(230)，所述充电发射电路(130)通过电磁耦合方式，将电磁波能量穿过所述植入式医疗器械(200)的钛壳传输给所述充电接收电路(230)。
2.根据权利要求1所述的植入式医疗器械的无线充电系统，其特征在于，所述第一功能单元(110)包括第一无线通讯电路(111)、第一控制器(112)、触摸显示电路(113)、第一电源管理电路(114)、第一电池(115)、第一温度监测电路(116)、电压监测电路(117)和电流监测电路(118)；
所述第一控制器(112)用于控制所述体外充电设备(100)的运行；
所述第一无线通讯电路(111)与所述第一控制器(112)电连接，用于与所述植入式医疗器械(200)进行通讯；
所述触摸显示电路(113)与所述第一控制器(112)电连接，用于将用户输入的指令传输给所述第一控制器(112)；
所述第一电池(115)与所述第一电源管理电路(114)连接，用于给所述体外充电设备(100)提供电能；
所述第一电源管理电路(114)与所述充电发射电路(130)连接，用于控制所述充电发射电路(130)的电源通断；
所述第一温度监测电路(116)与所述第一控制器(112)电连接，用于在所述无线充电系统进行无线充电的过程中实时监测所述体外充电设备(100)的温度；
所述电压监测电路(117)的输入端与所述充电发射电路(130)电连接，所述电压监测电路(117)的输出端与所述第一控制器(112)电连接，用于在所述无线充电系统进行无线充电的过程中进行空载监测；
所述电流监测电路(118)与所述第一电源管理电路(114)电连接，用于在所述无线充电系统进行无线充电的过程中监测所述充电发射电路(130)的输出功率。
3.根据权利要求2所述的植入式医疗器械的无线充电系统，其特征在于，所述充电发射电路(130)包括驱动电路(131)、逆变电路(132)和充电线圈(133)；
所述驱动电路(131)的输入端与所述第一控制器(112)电连接，输出端与所述逆变电路(132)电连接，用于接收所述第一控制器(112)发出的信号，并控制所述逆变电路(132)进行工作；
所述逆变电路(132)与所述充电线圈(133)电连接，用于控制所述充电线圈(133)进行工作，所述充电线圈(133)用于发射功率信号。
4.根据权利要求3所述的植入式医疗器械的无线充电系统，其特征在于，所述充电接收电路(230)包括接收线圈(231)、隔直滤波电路(232)、第二电源管理电路(233)、第二控制器(234)、第二电池(235)、充电电流监测电路(236)、过放保护电路(237)、第二温度监测电路(238)和第二无线通讯电路(239)；
所述接收线圈(231)用于通过磁耦合方式接收所述充电线圈(133)发射的所述功率信号；
所述隔直滤波电路(232)与所述接收线圈(231)电连接，用于对所述接收线圈(231)接收的功率信号进行滤波处理；
所述第二电源管理电路(233)与所述隔直滤波电路(232)电连接，用于将所述隔直滤波电路(232)输出的电信号转换成预设电压的电信号，并给所述第二电池(235)充电；
所述第二控制器(234)分别与所述充电电流监测电路(236)和所述第二温度监测电路(238)电连接，用于控制所述充电接收电路(230)的运行；
所述第二电池(235)与所述第二电源管理电路(233)电连接，用于给所述植入式医疗器械(200)提供电能；
所述充电电流监测电路(236)与所述第二电池(235)电连接，用于采集所述第二电池(235)的充电电流值；
所述过放保护电路(237)与所述第二电池(235)电连接，用于监测所述第二电池(235)的电压；
所述第二温度监测电路(238)的输入端与所述植入式医疗器械(200)的外壳连接，所述第二温度监测电路(238)的输出端与所述第二控制器(234)电连接，用于测量所述植入式医疗器械(200)的外壳的温度；
所述第二无线通讯电路(239)与所述第二控制器(234)电连接，用于与所述体外充电设备(100)进行通讯。
5.一种植入式医疗器械的无线充电方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求4所述的植入式医疗器械的无线充电系统，包括以下步骤：
体外充电设备(100)通过触摸显示电路(113)将充电启动指令数据传输给第一控制器(112)；
所述第一控制器(112)将所述充电启动指令数据传输给第一无线通讯电路(111)；
所述第一无线通讯电路(111)和第二无线通讯电路(239)建立通讯链路，并将所述充电指令数据传输到第二控制器(234)；
所述第二控制器(234)控制充电接收电路(230)对第二电池(235)进行充电；
所述体外充电设备(100)和植入式医疗器械(200)按照第一预设时间间隔通过所述第一无线通讯电路(111)和所述第二无线通讯电路(239)进行通讯；
所述体外充电设备(100)获取所述植入式医疗器械(200)的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行。
6.根据权利要求5所述的植入式医疗器械的无线充电方法，其特征在于，所述体外充电设备(100)获取所述植入式医疗器械(200)的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行，包括：
所述体外充电设备(100)按照第二预设时间间隔调节充电谐振频率，使充电发射电路(130)和充电接收电路(230)工作在谐振点上。
7.根据权利要求5所述的植入式医疗器械的无线充电方法，其特征在于，所述体外充电设备(100)获取所述植入式医疗器械(200)的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行，包括：
若所述充电信息为异常状态，则所述体外充电设备(100)停止功率输出，所述异常状态包括所述第二电池的充电电压不在预设充电电压范围内、所述第二电池的充电电流不在预设充电电流范围内、所述第二电池的电池温度超过预设电池温度。
8.根据权利要求5所述的植入式医疗器械的无线充电方法，其特征在于，所述体外充电设备(100)获取所述植入式医疗器械(200)的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行，包括：
若所述充电信息为所述植入式医疗器械(200)的外壳温度大于预设温度值，则所述体外充电设备(100)停止功率输出，并向所述植入式医疗器械(200)发送关闭充电接收电路(230)的指令；
若所述充电信息为所述植入式医疗器械(200)的外壳温度小于所述预设温度值，则所述体外充电设备(100)进行功率输出，并向所述植入式医疗器械(200)发送开启充电接收电路(230)的指令。
9.根据权利要求5所述的植入式医疗器械的无线充电方法，其特征在于，所述体外充电设备(100)获取所述植入式医疗器械(200)的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行，包括：
若所述充电信息为所述植入式医疗器械(200)与所述体外充电设备(100)之间的距离大于预设距离，则所述体外充电设备(100)停止功率输出，并向所述植入式医疗器械(200)发送关闭充电接收电路(230)的指令。
10.根据权利要求5所述的植入式医疗器械的无线充电方法，其特征在于，所述体外充电设备(100)获取所述植入式医疗器械(200)的充电信息，并根据所述充电信息控制充电过程的运行，包括：
若所述充电信息为所述第二电池(235)的电量大于预设电量，则所述体外充电设备(100)停止功率输出，并向所述植入式医疗器械(200)发送关闭充电接收电路(230)的指令。
CN202111330026.9A 2021-11-11 2021-11-11 一种植入式医疗器械的无线充电系统及方法 Pending CN113991884A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111330026.9A CN113991884A (zh) 2021-11-11 2021-11-11 一种植入式医疗器械的无线充电系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111330026.9A CN113991884A (zh) 2021-11-11 2021-11-11 一种植入式医疗器械的无线充电系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113991884A true CN113991884A (zh) 2022-01-28

Family

ID=79747714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111330026.9A Pending CN113991884A (zh) 2021-11-11 2021-11-11 一种植入式医疗器械的无线充电系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113991884A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116316970A (zh) * 2023-03-03 2023-06-23 上海脑虎科技有限公司 一种植入式充电系统和植入装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116316970A (zh) * 2023-03-03 2023-06-23 上海脑虎科技有限公司 一种植入式充电系统和植入装置
CN116316970B (zh) * 2023-03-03 2024-02-06 上海脑虎科技有限公司 一种植入式充电系统和植入装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6166518A (en) Implantable power management system
AU2015101407A4 (en) Charging system and charging method thereof and battery pack
JP4695691B2 (ja) 無接点充電バッテリー及び充電器、これらを含むバッテリー充電セット、並びに充電制御方法
US5702431A (en) Enhanced transcutaneous recharging system for battery powered implantable medical device
US6321118B1 (en) Method and apparatus for power link detection with implantable medical devices
CN101352596B (zh) 体外供电式植入医疗仪器
CN107376121B (zh) 具有发射功率自适应调节功能的经皮无线充电系统和方法
US20050107847A1 (en) Assembly for wireless energy communication to an implanted device
US20080211455A1 (en) Rechargeable Power Supply, Battery Device, Contactless Charger System And Method For Charging Rechargeable Battery Cell
CN103501037B (zh) 植入式医疗仪器用具有调频调幅功能的经皮无线充电装置
US20120326661A1 (en) Contactless power receiving device, and contactless charging system
CN108697836A (zh) 具有车辆适配器和电池的电源
EP3291882B1 (en) Replaceable battery for implantable devices
JP3595646B2 (ja) 生体植え込み装置
CN113991884A (zh) 一种植入式医疗器械的无线充电系统及方法
CN216564655U (zh) 一种植入式医疗器械的无线充电系统
CN101834472A (zh) 接收端电源管理装置及无线供能系统
US7151378B2 (en) Implantable energy management system and method
JP2006115562A (ja) 非接触充電型電池システム、充電装置および電池パック
US10511189B2 (en) Implantable medical device charging
CN210327052U (zh) 一种无线充电装置以及使用该装置的无线充电系统
KR100903461B1 (ko) 무 접점 충전기 및 이를 구비한 배터리 충전 세트
CN116316970B (zh) 一种植入式充电系统和植入装置
CN212849905U (zh) 一种具有自检功能的防盗智能型远端电源
WO2018132201A1 (en) Zener overvoltage protection (ovp) with a thermal trigger

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination