CN114900206A - 一种体内外无线通信系统及其供电和通信分时复用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种体内外无线通信系统及其供电和通信分时复用方法，系统包括：植入式芯片、通信接收机和无线供电发射机；植入式芯片能够接收无线供电发射机的电力，并发送信号给通信接收机。所述方法包括：先给系统供电足够的时间，使系统的电容电感都充满电，这样在供电断开时，可以利用电容电感的放电过程给系统供电。系统断电，由于电容电感能够储存能量，利用这个能量对系统供电，将经过调制的一帧信号地传输到体外；然后再供电。本发明的优点是：解决了供电信号和通信信号之间存在干扰的问题。

Description

一种体内外无线通信系统及其供电和通信分时复用方法
技术领域
本发明涉及植入式芯片技术领域，特别涉及一种体内外无线通信系统及其供电和通信分时复用方法。
背景技术
将医疗器械植入人体内监测体内部某些生理参数如血压、血糖、激素水平等是一个全新的研究方向，其意义重大。为了实现植入式医疗器械能够获取人体内的生理数据，需要攻关的核心技术为体内外能量供给、植入式传感器、体内外数据通信等。其中现有的主流体内外数据通信技术大多是基于低频近场通信来进行信号传输，现有的主流体内外远距离无线供电技术基本是基于磁共振技术，这样的一个集无线通信和无线供电一体的植入式系统在体内需要两个线圈，一个用于数据通信发射、另一个用于能量接收；同理在体外也需要两个线圈。
由于体内外线圈处于相近的空间中，体内通信线圈所发射的能量一般在毫瓦级别，而体外供电发射线圈的发射功率一般在数瓦级别。如果体内通信线圈和体外供电线圈同时工作的话，供电发射线圈发射的能量会严重干扰通信能量，极大影响体内外通信距离和准确率。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种体内外无线通信系统及其供电和通信分时复用方法，将能量供给和数据传输分开，使两者互相不干扰，提高测量准确率。
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种体内外无线通信系统，包括：植入式芯片、体外设备；
所述体外设备在体外工作，包括：通信接收机和无线供电发射机；
所述植入式芯片植入动物体内，包括：供电模块、储能模块、通信模块、传感模块、供电时间控制模块；
所述供电模块用以接收无线供电发射机提供的无线能量并进行整流，并为储能模块提供电力；
所述储能模块是植入式芯片中的电容电感，用于存储电力；
所述传感模块用于采集动物的体征，并将采集的信号传给通信模块
所述通信模块用以将传感模块生成的通信信号发射至体外；
所述供电时间控制模块用于控制储能模块为植入式芯片提供电力的时段；
所述无线供电发射机设置在体外，用于采用磁共振无线供电；
所述通信接收机设置在体外，用于收集通信模块发送的信号。
本发明还公开了一种体内外无线通信系统的供电和通信分时复用方法，包括以下步骤：
步骤1，体外设备打开无线供电发射机给植入式芯片的供电模块供电X ms,使植入式芯片的储能模块充满电，在此期间植入式芯片上电复位，进行测量和加载数据，之后无线供电发射机停止供电；
步骤2，植入式芯片发送前导码A数据，用时Y ms，之后停止传输信号；
步骤3，体外设备判断接收到的数据是否为前导码A，如是则进入步骤4，否则进入步骤11；
步骤4，体外设备启动无线供电发射机给植入式芯片的供电模块供电Z ms；
步骤5，植入式芯片发送前导码B数据，用时Yms，之后停止传输信号；
步骤6，体外设备判断接收到的数据是否为前导码B，如是则进入步骤7，否则进入步骤11；
步骤7，体外设备打开供电发射机给植入式芯片的供电模块供电Z ms；
步骤8，植入式芯片发送一个数据byte N；
步骤9，体外设备接收数据byte N，后停止调制传输信号；
步骤10，体外设备判断是否接受到数据byte N，如是则进入步骤12，否则进入步骤11；
步骤11，植入式芯片释放残电并进入休眠状态，直到下次执行步骤1；
步骤12，体外设备判断数据是否完整，若不完整设N+1并执行步骤7；若完整则将数据存入缓存执行步骤13；
步骤13,释放植入式芯片残电，统计收到的信号周期数和symbol时间长度，计算频率，并将缓存中的数据传送至上层软件中。
作为优选，Xms为10ms，Zms为5ms，Yms为1ms。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
解决了植入式芯片发送数据时，供电信号和通信信号之间存在干扰的问题，提高了数据的准确性。
附图说明
图1是本发明实施例供电和通信分时复用方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图并列举实施例，对本发明做进一步详细说明。
一种体内外无线通信系统，包括：植入式芯片、通信接收机和供电发射机；
所述植入式芯片植入动物体内，包括：供电模块、储能模块、通信模块、传感模块、供电时间控制模块；
所述供电模块用以接收无线供电发射机提供的无线能量并进行整流，并为储能模块提供电力；
所述储能模块是植入式芯片中的电容电感，用于存储电力。
所述传感模块用于采集动物的体征，并将采集的信号传给通信模块
所述通信模块用以将传感模块生成的通信信号发射至体外；
所述供电时间控制模块用于控制储能模块为植入式芯片提供电力的时间。
所述供电发射机设置在体外，用于采用磁共振无线供电。
所述通信接收机设置在体外，用于收集通信模块发送的信号。
如图1所示，供电和通信分时复用方法，包括以下步骤：
步骤1，打开供电发射机给供电模块供电10ms,使植入式芯片的电容电感都充满电，植入式芯片上电复位，进行测量和加载数据，后停止供电。
步骤2，发送前导码A数据，用时1ms后停止调制传输信号；
步骤3，判断接受到的数据是否为前导码A，是则进入步骤4，否则进入步骤11；
步骤4，打开供电发射机给供电模块供电5ms；
步骤5，发送前导码B数据，用时1ms后停止调制传输信号；
步骤6，判断接受到的数据是否为前导码B，是则进入步骤7，否则进入步骤11；
步骤7，打开供电发射机给供电模块供电5ms；
步骤8，设第一个数据byte N，N＝1；
步骤9，发送数据byte N，用时1ms后停止调制传输信号；
步骤10，判断是否接受到数据，如果是则进入步骤12，否则进入步骤11；
步骤11，关闭所有线圈，释放植入式芯片残电，执行步骤1；
步骤12，将数据存入缓存，并判断数据的完整性，若不完整设N+1并执行步骤9；若完整则执行步骤13；
步骤13,释放植入式芯片残电，统计收到的信号周期数和symbol时间长度，计算频率，并将缓存中的数据传送至上层软件中。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种体内外无线通信系统，其特征在于，包括：植入式芯片、体外设备；
所述体外设备在体外工作，包括：通信接收机和无线供电发射机；
所述植入式芯片植入动物体内，包括：供电模块、储能模块、通信模块、传感模块、供电时间控制模块；
所述供电模块用以接收无线供电发射机提供的无线能量并进行整流，并为储能模块提供电力；
所述储能模块是植入式芯片中的电容电感，用于存储电力；
所述传感模块用于采集动物的体征，并将采集的信号传给通信模块
所述通信模块用以将传感模块生成的通信信号发射至体外；
所述供电时间控制模块用于控制储能模块为植入式芯片提供电力的时段；
所述无线供电发射机设置在体外，用于采用磁共振无线供电；
所述通信接收机设置在体外，用于收集通信模块发送的信号。
2.根据权利要求1所述的体内外无线通信系统的供电和通信分时复用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，体外设备打开无线供电发射机给植入式芯片的供电模块供电X ms,使植入式芯片的储能模块充满电，在此期间植入式芯片上电复位，进行测量和加载数据，之后无线供电发射机停止供电；
步骤2，植入式芯片发送前导码A数据，用时Y ms，之后停止传输信号；
步骤3，体外设备判断接收到的数据是否为前导码A，如是则进入步骤4，否则进入步骤11；
步骤4，体外设备启动无线供电发射机给植入式芯片的供电模块供电Z ms；
步骤5，植入式芯片发送前导码B数据，用时Yms，之后停止传输信号；
步骤6，体外设备判断接收到的数据是否为前导码B，如是则进入步骤7，否则进入步骤11；
步骤7，体外设备打开供电发射机给植入式芯片的供电模块供电Z ms；
步骤8，植入式芯片发送一个数据byte N；
步骤9，体外设备接收数据byte N，后停止调制传输信号；
步骤10，体外设备判断是否接受到数据byte N，如是则进入步骤12，否则进入步骤11；
步骤11，植入式芯片释放残电并进入休眠状态，直到下次执行步骤1；
步骤12，体外设备判断数据是否完整，若不完整设N+1并执行步骤7；若完整则将数据存入缓存执行步骤13；
步骤13,释放植入式芯片残电，统计收到的信号周期数和symbol时间长度，计算频率，并将缓存中的数据传送至上层软件中。
3.根据权利要求2所述的供电和通信分时复用方法，其特征在于，Xms为10ms，Zms为5ms，Yms为1ms。
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