CN117578747A - 用于植入式医疗器械的无线充电系统及无线充电方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种用于植入式医疗器械的无线充电系统及方法，该系统包括控制仪、植入主机以及内置激励线圈的充电设备，并且该植入主机包括：感应线圈、为所述植入式医疗器械提供电能的充电电池以及控制器件。充电设备内的激励线圈用于产生磁场，感应线圈用于在感应到该磁场后产生用于为所述充电电池充电的感应电动势；控制器件用于使控制仪获取所述感应电动势对应的评估参数；控制仪在获取该评估参数后，在评估参数不在预设范围内时，根据评估参数调整充电功率，从而可自动实现对充电功率进行自适应调整。因此，通过本申请实施例提供的用于植入式医疗器械的无线充电系统，能够对充电功率进行调整，从而解决现有技术中存在的充电效率低的问题。

Description

用于植入式医疗器械的无线充电系统及无线充电方法

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，尤其涉及一种用于植入式医疗器械的无线充电系统及无线充电方法。

背景技术

植入式医疗器械是一种可植入人体，并与人体组织相互作用，以实现治疗、辅助治疗或修复人体功能的医疗设备。与位于人体外的传统便携式医疗器械相比，植入式医疗器械使用上更为方便，且能够实时监测人体的健康状况，甚至能够及时采取干预措施。例如，ICD(Implantable Cardioverter-Defibrillator，植入复律除颤器)和S-ICD(Subcutaneous Implantable CardioverterDefibrillator，全皮下植入式复律除颤器)这两种用于对心脏病类疾病进行治疗的植入式医疗器械，能够在患者发生快速性室性心律失常时，在数秒内将患者的心率转复为正常心律，保障患者的生命安全。因此，植入式医疗器械的应用日益广泛，正在逐步取代传统便携式医疗器械。

植入式医疗器械通常通过内置的电池为自身提供工作时所需的电能，由于ICD在日常监测心律或治疗过程中的耗电量较大，目前植入式医疗器械通常包括两种，第一种植入式医疗器械的电池无法充电，一般情况下，ICD需要保持5年以上的有效期，必然导致电池容量及体积较大，一旦电池电量即将耗尽，需要对患者进行手术，以取出该植入式医疗器械，然后为患者更换电量充足的新植入式医疗器械。但是，该手术对患者影响较大。因此，目前常用第二种植入式医疗器械。

第二种植入式医疗器械内置可充电的电池，并可通过人体外的充电系统为该电池进行充电，以延长使用周期。该电池包括感应线圈，充电系统包括激励线圈。在充电过程中，激励线圈感应到电源的输出电压后产生磁场，感应线圈感应到该磁场会产生相应的感应电动势，以通过该感应电动势实现对电池的充电。但是，通过该充电系统为植入式医疗器械充电时，充电效率与激励线圈与感应线圈的有效面积相关，激励线圈位置放置不佳或充电过程中，由于很难确认植入式医疗器械所处于的精准位置，或在患者变换体位等原因均可能导致激励线圈与感应线圈间的有效面积较小，进一步导致该充电系统的充电效率降低。也就是说，充电系统为第二种植入式医疗器械进行充电时，往往存在充电效率低的问题。

在通过目前的充电系统为植入式医疗器械进行充电时，由于激励线圈和感应线圈之间的有效面积较大时，充电效率较大，因此，为了保障充电效率，有些情况下，在进行充电前，先通过CT仪获取用户的影像，通过该影像确认植入式医疗器械的感应线圈的位置，然后基于该感应线圈的位置确定激励线圈的放置位置，以使激励线圈和感应线圈之间的有效面积较大，达到保障充电效率的目的。

但是，该种方式每次在充电时，都需要通过CT仪拍摄用户的影像，操作较复杂繁琐，成本较高，且患者变换体位时会导致充电效率不稳定，整体实用性较差。

发明内容

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

第一方面，本申请实施例提供一种植入式医疗器械的无线充电系统，包括：

控制仪、植入主机以及内置激励线圈的充电设备；

所述植入主机包括：感应线圈、为所述植入式医疗器械提供电能的充电电池以及控制器件；

其中，所述激励线圈用于产生磁场；

所述感应线圈用于在感应到所述磁场后产生用于为所述充电电池充电的感应电动势；

所述控制器件用于辅助所述控制仪获取所述感应电动势对应的评估参数；

所述控制仪用于在所述评估参数不在预设范围内时，根据所述评估参数调整充电功率。

一种可选的设计中，所述控制仪包括：第一处理器、第一充电控制模块和与所述第一处理器相连接的第一无线通信模块；

所述控制器件包括：与所述感应线圈相连接的第二处理器，以及分别与所述第一无线通信模块和所述第二处理器相连接的第二无线通信模块；

所述第二处理器在确定所述感应电动势对应的评估参数之后，通过所述第二无线通信模块和所述第一无线通信模块，将所述评估参数传输至所述第一处理器；

所述第一处理器确定所述评估参数是否在所述预设范围内，并在确定所述评估参数不在所述预设范围内时，控制所述第一充电控制模块调整所述充电功率。

一种可选的设计中，所述控制仪包括：第三处理器、第二充电控制模块、与所述激励线圈串联的阻容电路以及与所述阻容电路并联的反馈模块；

所述控制器件包括：负载、负载切换开关和第四处理器；

所述负载切换开关在所述第四处理器的控制下，导通所述感应线圈和所述负载，或者导通所述感应线圈和所述第四处理器；

在所述负载切换开关导通所述感应线圈和所述负载的情况下，所述第三处理器根据所述激励线圈和所述感应线圈的匝数比，以及所述反馈模块反馈的所述阻容电路的电压，确定所述感应电动势对应的评估参数，并在确定所述评估参数不在所述预设范围内时，控制所述第二充电控制模块调整所述充电功率。

一种可选的设计中，所述负载切换开关包括定时开关；

所述第四处理器在确定所述感应线圈产生所述感应电动势后，触发所述定时开关启动；

所述定时开关用于在启动之后，根据预设的导通时间，导通所述感应线圈和所述负载，或者导通所述感应线圈和所述第四处理器。

一种可选的设计中，所述第一充电控制模块包括：第一晶体管；

所述第一处理器通过控制所述第一晶体管的占空比，实现对所述充电功率的调整。

一种可选的设计中，所述第二充电控制模块包括：第二晶体管；

所述第三处理器通过控制所述第二晶体管的占空比，实现对所述充电功率的调整。

一种可选的设计中，所述植入主机还包括：与所述第二处理器相连接的温度感知模块；

所述温度感知模块用于确定所述植入主机的温度；

所述第二处理器确定所述温度是否超过温度阈值，并在超过的情况下向所述第一处理器传输第一信息；

所述第一处理器在获取所述第一信息后，通过控制所述第一充电控制模块，降低所述充电功率。

一种可选的设计中，所述植入主机还包括：与所述第二处理器相连接的电池管理模块；

所述电池管理模块在确定所述充电电池已充满电后，向所述第一处理器传输第二信息；

所述第一处理器在获取所述第二信息后，结束本次充电。

一种可选的设计中，所述控制仪设置在所述充电设备内；

或者，所述植入式医疗器械为植入复律除颤器，所述植入复律除颤器用于产生用于电击治疗的脉冲电流；所述系统还包括：体外程控仪，所述控制仪设置在所述体外程控仪内。

一种可选的设计中，所述体外程控仪与所述充电设备之间为无线连接或有线连接；

如果所述体外程控仪与所述充电设备之间为有线连接，提供所述充电功率的充电电源与所述体外程控仪相连接，或者所述充电电源与所述充电设备相连接；

如果所述体外程控仪与所述充电设备之间为无线连接，所述充电电源与所述充电设备相连接。

一种可选的设计中，所述控制仪还包括：充电指示灯；

在所述控制仪确定开始充电之后，所述充电指示灯通过第一亮灯模式进行亮灯；

在所述控制仪确定完成充电之后，所述充电指示灯通过第二亮灯模式进行亮灯。

一种可选的设计中，所述控制仪还包括：提示器：

在所述控制仪确定所述评估参数低于充电阈值时，所述提示器产生提示信息；

在所述控制仪确定所述评估参数不小于所述充电阈值时，所述提示器不产生提示信息。

一种可选的设计中，所述评估参数包括所述感应电动势，和/或所述激励线圈和所述感应线圈的有效面积；

如果所述评估参数包括所述有效面积，所述控制器件或所述控制仪在获取为所述充电电池充电的感应电动势之后，基于感应电动势与有效面积之间的映射关系，确定所述有效面积。

一种可选的设计中，如果所述无线充电系统支持至少两个充电等级，所述控制仪用于根据接收到的操作所指示的本次充电的目标充电等级，确定与所述目标充电等级相对应的预设范围，以便确定所述评估参数是否在所述目标充电等级对应的预设范围内。

一种可选的设计中，所述植入主机和/或所述充电设备的表面包括散热器件，所述散热器件包括石墨散热面和/或金属导热板；

所述充电设备的背面为蜂窝状、网状或鳍片状，所述充电设备的背面为未与人体相接触的面。

第二方面，本申请实施例提供一种用于植入式医疗器械的无线充电方法，应用于应用于用于植入式医疗器械的无线充电系统，所述系统包括：控制仪、植入主机、以及内置激励线圈的充电设备，所述植入主机包括：感应线圈、为所述植入式医疗器械提供电能的充电电池以及控制器件，所述方法包括：

所述激励线圈产生磁场；

所述感应线圈在感应到所述磁场后，产生为充电电池充电的感应电动势；

所述控制器件辅助所述控制仪获取所述感应电动势对应的评估参数；

所述控制仪在所述评估参数不在预设范围内时，根据所述评估参数调整充电功率。

本申请实施例提供一种用于植入式医疗器械的无线充电系统及无线充电方法，该系统中的感应线圈在感应到磁场后产生用于为充电电池充电的感应电动势；进而获取所述感应电动势对应的评估参数；控制仪在获取该评估参数后，在评估参数不在预设范围内时，根据评估参数调整充电功率，从而可自动实现对充电功率进行自适应调整。

因此，通过本申请实施例提供的方案，能够对充电功率进行调整，从而解决现有技术中存在的充电效率低的问题。

进一步的，由于本申请实施例提供的无线充电系统能够对充电功率进行调整，因此，无需通过CT仪获取影像，只需通过人为判断，将充电设备200覆盖在植入主机300的大致位置上即可实现充电，且充电效率得到保障。因此，能够解决现有技术存在的操作复杂繁琐的问题。

并且，由于在通过本申请实施例提供的方案进行充电时，无需通过CT仪拍摄用户的影像，因此还能够降低成本。而且，即使在为植入式医疗器械充电的过程中，佩戴有该植入式医疗器械的患者变换体位，也能够使充电效率保持稳定。因此，本申请实施例提供的方案还能够提高实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种激励线圈和感应线圈的位置示意图；

图2为本申请实施例提供的一种用于植入式医疗器械的无线充电系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种用于植入式医疗器械的无线充电系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种用于植入式医疗器械的无线充电系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种用于植入式医疗器械的无线充电系统的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种用于植入式医疗器械的无线充电系统的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种用于植入式医疗器械的无线充电系统的等效电路示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种用于植入式医疗器械的无线充电系统的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的又一种用于植入式医疗器械的无线充电系统的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种用于植入式医疗器械的无线充电系统的应用场景示意图；

图11为本申请实施例提供的一种用于植入式医疗器械的无线充电方法的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施方式的限制。

在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

为便于对申请的技术方案进行，以下首先在对本申请所涉及到的一些概念进行说明。

植入式医疗器械是一种可植入人体，并与人体组织相互作用，以实现治疗、辅助治疗或修复人体功能的医疗设备。植入式医疗器械包括多种种类，例如ICD(ImplantableCardioverter-Defibrillator，植入复律除颤器)、S-ICD(Subcutaneous ImplantableCardioverter Defibrillator，全皮下植入式复律除颤器)和CRT-D(CardiacResynchronization Therapy Defibrillator，心脏再同步治疗除颤器)等。

与位于人体外的传统便携式医疗器械相比，植入式医疗器械使用上更为方便，且能够实时监测人体的健康状况，甚至能够及时采取干预措施。因此，植入式医疗器械的应用日益广泛，正在逐步取代传统便携式医疗器械。

植入式医疗器械通常通过内置的电池为自身提供工作时所需的电能，并且可通过人体外的充电系统为该电池进行充电。目前用于为植入式医疗器械进行充电的充电系统包括激励线圈，植入式医疗器械的电池包括感应线圈。在充电过程中，在充电过程中，激励线圈感应到电源的输出电压后产生磁场，感应线圈感应到该磁场会产生相应的感应电动势，以通过该感应电动势实现对电池的充电。

另外，在通过这一方式为电池进行充电时，充电效率与激励线圈和感应线圈间的有效面积相关。参见以下关于感应电动势的公式(1)和关于磁通量的公式(2)：

在上述公式中，E表示感应电动势，n表示感应线圈的匝数，表示磁通量的变化率，B表示磁感应强度，S为激励线圈和感应线圈间的有效面积。

根据公式(1)和公式(2)可知，在磁感应强度不变的情况下，该有效面积越大，则感应电动势越大。而感应电动势越大，则表表明充电的电压越大，相应的充电效率越高。也就是说，在磁感应强度不变的情况下，激励线圈和感应线圈间的有效面积越大，则充电效率越高。

而该有效面积通常与激励线圈和感应线圈之间的位置有关，如图1所示，这三幅图片所示的场景中，激励线圈和感应线圈之间位置不同，导致激励线圈和感应线圈之间的有效面积不同，其中这三个场景中，有效面积逐步增大，即激励线圈和感应线圈之间的位置会影响该有效面积。

而通过目前的充电系统为植入式医疗器械进行充电时，有可能激励线圈位置放置不佳，导致该有效面积较小，或者，在充电过程中，有时会因为用户变换体位等原因，导致该激励线圈和感应线圈之间的位置发生变化，进一步导致该有效面积减小。这些因素都会导致充电系统的充电效率降低，即目前的充电系统在为植入式医疗器械进行充电时，存在充电效率低的问题。

另外，在通过目前的充电系统为植入式医疗器械进行充电时，由于用户变换体位有可能导致激励线圈和感应线圈之间的位置发生变化，导致充电效率降低。用户为了保障充电效率，在充电过程中，往往保持体位不变，或者仅以较小幅度变化，对用户造成诸多不便，且舒适性较差。

为了解决现有充电系统充电效率低的问题，本申请实施例提供一种用于植入式医疗器械的无线充电系统及无线充电方法。

参见图2所示的结构示意图，该用于植入式医疗器械的无线充电系统包括：控制仪100、植入主机300以及内置激励线圈210的充电设备200。

其中，该植入主机300为该植入式医疗器械的主机，并且，该植入主机300包括：感应线圈310、为所述植入式医疗器械提供电能的充电电池以及控制器件320。

该植入主机300通常植入至人体中，以便为人体提供治疗、辅助治疗或修复人体等功能。并且，该充电电池用于为该植入主机300供电。

该充电设备200内的激励线圈210用于产生磁场。

在一种可行的设计中，该充电设备200可为充电贴片的形式，即激励线圈210内置于充电贴片中。另外，该充电贴片可为粘贴式，也可为可佩戴式。这种情况下，在充电过程中，该充电贴片可以粘贴在植入有该植入主机300的人体表面，或者，也可由人体佩戴该充电贴片。

如果该充电设备200为充电贴片，则该充电贴片可设置为一次性的，也可以能够多次使用，本申请实施例对此不作限定。

另外，感应线圈310用于在感应到磁场后，产生用于为充电电池充电的感应电动势。

控制器件320用于辅助控制仪100获取感应电动势对应的评估参数。该评估参数包括可用于指示该感应电动势的大小的物理参数，在一种可行的设计中，该评估参数可包括感应电动势。

通常情况下，激励线圈210和感应线圈310之间的有效面积越大，感应电动势也越大，因此，励线线圈210和感应线圈310之间的有效面积可用于指示该感应电动势的大小。因此，在另一种可行的设计中，该评估参数可包括激励线圈210和感应线圈310之间的有效面积。这种情况下，控制器件或控制仪100在获取为充电电池充电的感应电动势之后，可基于感应电动势与有效面积之间的映射关系，确定该有效面积。

当然，该评估参数还可同时包括感应电动势和激励线圈210和感应线圈310之间的有效面积，或者包括其他可用于指示感应电动势的大小的物理参数，本申请实施例对此不作限定。

在本申请实施例提供的方案中，控制器件可通过不同方式辅助控制仪100获取感应电动势对应的评估参数。如图3所示，在其中一种方式中，控制器件可获取该评估参数，然后将该评估参数传输至控制仪100，以使控制仪100获取该评估参数。

或者，如图4所示，在另一方式中，控制器件可调整感应线圈所在电路的通断，例如，控制器件可通过调整负载切换开关，导通感应线圈和负载，以该种方式可以辅助控制仪100获取评估参数。这种情况下，控制仪100可在感应线圈与负载连通的情况下，计算得到该评估参数。

控制仪100用于在评估参数不在预设范围内时，根据评估参数调整充电功率。

在本申请实施例中，可预先设定评估参数对应的预设范围，例如，如果评估参数包括感应电动势，则该预设范围包括该感应电动势对应的预设范围；如果评估参数包括激励线圈210和感应线圈310之间的有效面积，则该预设范围包括该有效面积的预设范围。

如果评估参数不在预设范围内，则表明充电功率不符合本次充电的需求，这种情况下，控制仪100根据评估参数调整充电功率，从而可避免充电效率降低，保障充电效率。

磁感应强度与电流之间的关系可通过以下公式表示：

上述公式中，B表示磁感应强度，I表示电流，K表示线圈匝数，r表示有效磁路长度。根据上述公式可知，磁感应强度与电流之间成正比，磁感应强度越大，电流越大，相应的充电效率就会增大。

因此，如果该评估参数指示感应电动势小于预设范围，即充电效率降低，则控制仪100可提高充电功率，即调高充电的电流，相应提高磁感应强度，实现提高感应电动势的目的，避免充电效率降低。

例如，如果评估参数包括激励线圈210和感应线圈310之间的有效面积，并且该有效面积小于预设范围，则可通过提高充电功率的方式，以保障充电效率。

另外，如果该评估参数指示感应电动势大于预设范围，即充电效率提高，则控制仪100可降低充电功率，即调低充电的电流，从而降低磁感应强度，实现降低感应电动势的目的，以保持充电功率的平稳。

本申请实施例提供一种用于植入式医疗器械的无线充电系统，该系统包括控制仪100、内置激励线圈210的充电设备200以及植入主机300，并且该植入主机300包括：感应线圈310、为所述植入式医疗器械提供电能的充电电池以及控制器件320。其中，充电设备200内的激励线圈210用于产生磁场，感应线圈310用于在感应到该磁场后产生用于为所述充电电池充电的感应电动势；控制器件320用于使控制仪100获取所述感应电动势对应的评估参数；控制仪100在获取该评估参数后，在评估参数不在预设范围内时，根据评估参数调整充电功率，从而可自动实现对充电功率进行自适应调整。

因此，通过本申请实施例提供的用于植入式医疗器械的无线充电系统，能够对充电功率进行调整，从而解决现有技术中存在的充电效率低的问题。

另外，由于该无线充电系统可自动实现对充电功率的自适应调整，因此，在充电过程中，充电效率较为稳定，即可实现稳定充电。

进一步的，由于本申请实施例提供的无线充电系统能够对充电功率进行调整，因此，无需通过CT仪获取影像，只需通过人为判断，将充电设备200覆盖在植入主机300的大致位置上即可实现充电，且充电效率得到保障。因此，能够解决现有技术存在的操作复杂繁琐的问题。并且，由于在通过本申请实施例提供的方案进行充电时，无需通过CT仪拍摄用户的影像，因此还能够降低成本，提高实用性。

另外，在通过本申请实施例提供的无线充电系统进行充电时，如果用户变换体位，则可通过调整充电功率，保障充电效率，保持充电效率的稳定性，因此即使用户变换体位，也不会降低充电效率，从而提升用户的舒适性，相应的也能够提高实用性。

在本申请实施例提供的用于植入式医疗器械的无线充电系统中，控制仪100可通过不同形式实现。相应的，在控制仪100通过不同形式实现的情况下，控制器件可采用不同的方式辅助控制仪获取该评估参数。

在一种可行的设计中，参见图3所示的结构示意图，该控制仪100包括：第一处理器110、第一充电控制模块120和与第一处理器110相连接的第一无线通信模块130。

相应的，在这一设计中，为了辅助控制仪100获取评估参数，该控制器件320包括：与感应线圈310相连接的第二处理器321，以及分别与第一无线通信模块130和第二处理器321相连接的第二无线通信模块322。

其中，第一处理器110和第二处理器321可为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，当然，第一处理器110和第二处理器321也可为其他形式的处理器，本申请实施例对此不作限定。

另外，第一无线通信模块130与第二无线通信模块322可为蓝牙通信模块、Wi-Fi通信模块、4G(the 4th generation mobile communication technology，第四代移动通信技术)通信模块和5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)通信模块中的任意一种。当然，第一无线通信模块130与第二无线通信模块322也可为其他形式的通信模块，本申请实施例对此不作限定。

在这一设计中，第二处理器321可确定感应电动势对应的评估参数，并在确定感应电动势对应的评估参数之后，通过第二无线通信模块322和第一无线通信模块130，将该评估参数传输至第一处理器110。

其中，第二处理器321与感应线圈310相连接，可确定感应电动势对应的评估参数，并在确定该评估参数之后，将该评估参数传输至第二无线通信模块322，该第二无线通信模块322再将该评估参数传输至第一无线通信模块130，以便第一无线通信模块130将该评估参数传输至第一处理器110，从而实现控制器件辅助控制仪获取感应电动势对应的评估参数。

第一处理器110可接收第一无线通信模块130传输的评估参数，并确定评估参数是否在预设范围内。在确定评估参数不在预设范围内时，第一处理器110控制第一充电控制模块120调整充电功率。

另外，在这一设计中，第一充电控制模块120可包括：第一晶体管。这种情况下，第一处理器110可通过控制第一晶体管的占空比，实现对充电功率的调整。

通常情况下，如果需要调高充电功率，则第一处理器110控制第一晶体管的占空比增加，如果需要降低充电功率，则第一处理器110控制第一晶体管的占空比减小。

这种情况下，第一处理通过控制第一晶体管的占空比，即可实现对充电功率的调整。

通过这一设计，第二处理器321可确定评估参数，并依次通过第二无线通信模块322和第一无线通信模块130，将评估参数传输至第一处理器110，以便第一处理器110通过控制第一充电控制模块120调整充电功率。

另外，该设计中，评估参数通过第二无线通信模块322和第一无线通信模块130进行传输时，传输速度较快，因此能够使第二处理器321快速获取评估参数，提高调整充电功率的速度。

在另一可行的设计中，参见图4所示的结构示意图，控制仪100包括：第三处理器140、第二充电控制模块150、与激励线圈210串联的阻容电路160以及与阻容电路并联的反馈模块170。

其中，阻容电路160可以为电容、电阻、电感等任意一个电路器件，或者至少两种电路器件的组合。

相应的，在这一设计中，为了辅助控制仪100获取评估参数，控制器件320包括：负载323、负载切换开关324和第四处理器325。

其中，第三处理器140和第四处理器325可为MCU，当然，第三处理器140和第四处理器325也可为其他形式的处理器，本申请实施例对此不作限定。

负载切换开关324在第四处理器325的控制下，导通感应线圈310和负载323，或者导通感应线圈310和第四处理器325。

负载切换开关324导通感应线圈310和第四处理器325时，感应线圈310和后级电路形成通路；负载切换开关324导通感应线圈310和负载323时，感应线圈310和负载323形成通路。

参见图5所示的结构示意图，其中的后级电路包括第四处理器。另外，在感应线圈与第四处理器之间，还可包括其他电路，例如，参见图6所示的结构示意图，在感应线圈与第四处理器之间还包括整流电路和滤波电路，这种情况下，该后级电路可包括第四处理器，以及感应线圈与第四处理器之间的其他电路。

在负载切换开关导通感应线圈和负载的情况下，第三处理器140根据激励线圈和感应线圈的匝数比，以及反馈模块反馈的阻容电路的电压，确定感应电动势对应的评估参数，从而实现控制器件辅助控制仪获取感应电动势对应的评估参数。并且，第三处理器140在确定评估参数不在所述预设范围内时，控制第二充电控制模块调整充电功率。

另外，在这一设计中，第二充电控制模块150可包括：第二晶体管。这种情况下，第三处理器140可通过控制第二晶体管的占空比，实现对充电功率的调整。

通常情况下，如果需要调高充电功率，则第三处理器140控制第二晶体管的占空比增加，如果需要降低充电功率，则第三处理器140控制第二晶体管的占空比减小。

这种情况下，第三处理通过控制第二晶体管的占空比，即可实现对充电功率的调整。

其中，负载切换开关324导通感应线圈310和负载323的情况下，该电路对应的等效电路的示意图可如图7所示。

参见图7，负载切换开关324导通感应线圈310和负载323时，因为磁感应的特性，初级电压与感应电压存在比例关系，且这种关系与线圈匝比，以及及初、次级线圈之间的耦合系数有关，而在其他参数不变的情况下，该耦合系数受初、次级线圈的有效面积影响。

设定阻容电路160两端的电压(感应电动势)为E，负载323的等效电阻两端的电压为U，则二者存在以下关系：

上述公式中，n1表示初级线圈匝数，n2表示次级线圈匝数。

根据基尔霍夫电压定律，在任何一个闭合回路中，各元件上的电压降的代数和等于电动势的代数和，所以输出电压一定时，只需要测得阻容电路160两端的电压值，就可以得到该负载323两端的电压U，进一步可基于该电压U得到次级线圈的感应电动势，该感应电动势可看作为充电电池充电的感应电动势。

这种情况下，该反馈模块170可向第三处理器140反馈阻容电路160的电压，或者，该反馈模块170可向第三处理器140反馈阻容电路160的电流，第三处理器140可根据该电流确定阻容电路160的电压。第三处理器140在基于该反馈模块170的反馈，确定阻容电路160的电压后，根据该电压以及激励线圈210和感应线圈310的匝数比，确定感应电动势对应的评估参数，再根据该评估参数控制第二充电模块调整充电功率。

该设计中，第三处理器140可根据反馈模块170的反馈，以及激励线圈210和感应线圈310的匝数比，计算得到感应电动势对应的评估参数，即无需通过无线通信就可得到该评估参数，因此，即使无线通信的质量较低，也能够实现对充电功率的调整。

另外，在这一设计中，负载切换开关324的通断可由第四处理器325控制，这种情况下，第四处理器325可周期性的控制负载切换开关324导通感应线圈310和负载323，或者导通感应线圈310和第四处理器325。

或者，负载切换开关324可包括定时开关。这种情况下，第四处理器325在确定感应线圈310产生感应电动势后，触发定时开关启动；定时开关用于在启动之后，根据预设的导通时间，导通感应线圈310和负载323，或者导通感应线圈310和第四处理器325。

例如，可预先设置定时开关每隔预设时长完成一次切换，则在第四处理器325触发定时开关启动之后，该定时开关根据该预设时长，周期性进行切换。

或者，在另一设计中，负载切换开关324的通断可由控制仪100控制，这种情况下，控制仪100可与负载切换开关324相连接，并控制该负载切换开关324的通断。

在上述的两种设计中，分别提供了控制仪100和控制器件320的两种形式。

其中，在第一种设计中，控制仪100包括：第一处理器110、第一充电控制模块120和与第一处理器110相连接的第一无线通信模块130；控制器件320包括：与感应线圈310相连接的第二处理器321，以及分别与第一无线通信模块130和第二处理器321相连接的第二无线通信模块322。

在这一设计中，第二处理器321获取评估参数后，通过第二无线通信模块322和第一无线通信模块130，将该评估参数传输至第一处理器110，第一处理器110根据该评估参数对第一充电控制模块120进行控制，以实现对充电功率的控制。

由于无线通信传输的速度较快，因此，通过这一设计，第一处理器110能够以较快的速度获取评估参数，进一步的，能够提高调整充电功率的效率。

在第二种设计中，控制仪100包括：第三处理器140、第二充电控制模块150、与激励线圈210串联的阻容电路160以及与阻容电路160并联的反馈模块170；控制器件320包括：负载323、负载切换开关324和第四处理器325。

在这一设计中，第三处理器140可在负载切换开关324导通感应线圈310和负载323的情况下，根据激励线圈210和感应线圈310的匝数比，以及反馈模块170反馈的阻容电路160的电压，确定感应电动势对应的评估参数，然后根据该评估参数对第二充电控制模块150进行控制，以实现对充电功率的控制。

由于这一设计无需通过无线通信技术传输评估参数，因此，即使无线通信的质量较差，这一设计也能对充电功率进行控制。

进一步的，本申请提供的无线充电系统还可同时包括上述两种设计，参见图8，这种情况下，控制仪100包括：第一处理器110、第一充电控制模块120和与第一处理器110相连接的第一无线通信模块130，并且，控制仪100还包括：第三处理器、第二充电控制模块、与激励线圈210串联的阻容电路160以及与阻容电路160并联的反馈模块170；控制器件320包括：与感应线圈310相连接的第二处理器321，以及分别与第一无线通信模块130和第二处理器321相连接的第二无线通信模块322，并且，控制器件320还包括：负载323、负载切换开关324和第四处理器。

通过这一设计，该无线充电系统可同时兼顾上述两种设计的优势，例如，如果无线通信的质量较好，则控制仪100可通过第一无线通信模块130和第二无线通信模块322确定评估参数，以提高调整充电功率的效率；如果无线通信的质量较差，则控制仪100可通过激励线圈210和感应线圈310的匝数比，以及反馈模块170反馈的阻容电路160的电压，确定评估参数，从而能够在无线通信质量较差的情况下，仍然能够实现对充电功率的调整。

进一步的，在这一设计中，第一处理器和第三处理器可为两个独立的处理器，另外也可以集成为同一处理器，该处理器可执行第一处理器和第三处理器的功能；第二处理器和第四处理可为两个独立的处理器，另外也可以集成为同一处理器，该处理器可执行第二处理器和第四处理器的功能；第一充电控制模块和第二充电控制模块可为两个独立的充电控制模块，另外也可以集成为同一充电控制模块，该充电控制模块可执行第一充电控制模块和第二充电控制模块的功能。

参见图8，第一处理器和第三处理器即集成为同一处理器(即图8中的第一处理器110)，第二处理器和第四处理即集成为同一处理器(即图8中的第二处理器321)，以及第一充电控制模块和第二充电控制模块集成为同一充电控制模块(即图8中的第一充电控制模块120)。这种情况下，能够减少无线充电系统中器件的数量，有利于减少无线充电系统的体积，提高无线充电系统的轻薄化。

在充电过程中，有时植入主机300的温度会升高，造成用户不适，甚至可能对用户造成伤害。针对这一问题，本申请提供另一实施例。在该实施例中，植入主机300还包括：与第二处理器321相连接的温度感知模块。

温度感知模块用于确定植入主机300的温度。第二处理器321确定温度是否超过温度阈值，并在超过的情况下向第一处理器110传输第一信息。其中，第二处理器321可在确定温度超过温度阈值后，依次通过第二无线通信模块322和第一无线通信模块130，向第一处理器110传输第一信息。

第一处理器110在获取第一信息后，通过控制第一充电控制模块120，降低充电功率。

或者，在另一设计中，温度感知模块在确定植入主机300的温度后，第二处理器321可将该温度传输至第一处理器110，由第一处理器110确定该温度是否超过温度阈值，并在确定该超过后，控制第一充电控制模块120降低充电功率。

由于充电功率降低，则充电的电流也随着降低，有助于降低植入主机300的温度，提高用户的舒适度，降低植入主机300的高温对用户的伤害。

另外，参见图9所示的结构示意图，植入主机300还包括：与第二处理器321相连接的电池管理模块330。

该电池管理模块330在确定充电电池已充满电后，向第一处理器110传输第二信息。其中，电池管理模块330在生成第二信息之后，可依次通过第二无线通信模块322和第一无线通信模块130，将该第二信息传输至第一处理器110。第一处理器110在获取第二信息后，结束本次充电。

通过本申请实施例，无线充电系统可在充满电之后，自动结束充电，以减少电能的浪费。

本申请提供的无线充电系统包括控制仪，在一种可行的设计中，该控制仪可设置在充电设备200内。

或者，在另一种可行的设计中，植入式医疗器械为植入复律除颤器，该植入复律除颤器用于产生用于电击治疗的脉冲电流，这种情况下，参见图10所示的应用场景示意图，该无线充电系统还包括：体外程控仪400，该控制仪设置在体外程控仪400内。

通过这一设计，本申请实施例提供的无线充电系统可提高为植入复律除颤器进行充电的充电效率。由于植入复律除颤器在日常监测心律或治疗过程中的耗电量较大，通过本申请实施例提高对其进行充电的充电效率，能够有效减少对其充电的耗时，提高用户的体验。

其中，体外程控仪400与充电设备200之间为无线连接或有线连接。

如果体外程控仪400与充电设备200之间为有线连接，提供充电功率的充电电源与体外程控仪400相连接，或者充电电源与充电设备200相连接。

其中，体外程控仪400与充电设备200之间的有线连接可为通过串口总线、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)、CAN(ControllerArea Network，控制器局域网总线)和485总线中的任意一种。当然，可以为其他类型的有线连接，本申请实施例对此不作限定。

另外，如果体外程控仪400与充电设备200之间为无线连接，该无线连接可为蓝牙、Wi-Fi、4G和5G中的任意一种。当然，可以为其他类型的无线连接，本申请实施例对此不作限定。

在图10中，体外程控仪400与充电设备200之间的实线表示体外程控仪400与充电设备200之间为有线连接，充电电源与充电设备200之间的虚线，以及充电电源与体外程控仪400之间的虚线，分别表示充电电源可以与充电设备200相连接，也可与体外程控仪400相连接。

其中，充电电源与体外程控仪400相连接，则充电电源提供的电能可经由体外程控仪400，传输至充电设备200。

另外，如果体外程控仪400与充电设备200之间为无线连接，充电电源与充电设备200相连接。

为了使用户了解充电进度，在本申请另一实施例中，该控制仪100还包括：充电指示灯。

其中，在控制仪100确定开始充电之后，充电指示灯通过第一亮灯模式进行亮灯；在控制仪100确定完成充电之后，充电指示灯通过第二亮灯模式进行亮灯。

示例性的，该第一亮灯模式可为充电指示灯间歇式显示红光和绿光，第二亮灯模式可为充电指示灯稳定显示绿光。当然，第一亮灯模式和第二亮灯模式还可为其他亮灯模式，本申请实施例对此不作限定。

这种情况下，通过充电指示灯的亮灯模式，即可使用户了解充电进度。

有些情况下，无线充电系统的充电功率较低，例如充电设备200位置不当，导致感应线圈310与激励线圈210的位置较远，感应线圈310与激励线圈210之间的有效面积较小，导致充电功率较低。如果无线充电系统在充电时，充电功率过低，则充电过程耗时较长。针对这一问题，本申请另一实施例中，控制仪100还包括：提示器。

其中，在控制仪100确定评估参数低于充电阈值时，提示器产生提示信息。在一种可行的设计中，该提示器为可发出音频的器件，则该提示信息可为音频。或者，在另一种可行的设计中，该提示器为提示灯，则该提示信息可为预设发光模式的光亮。另外，这种情况下，如果该控制仪100包括充电指示灯，则该充电指示灯与提示灯可为同一盏灯，且预设发光模式与第一亮灯模式和第二亮灯模式均不相同。

当然，该提示器还可为其他器件，本申请实施例对此不作限定。

在控制仪100确定评估参数不小于充电阈值时，所述提示器不产生提示信息。

通过本申请实施例的方案，控制仪100确定评估参数低于充电阈值时，提示器会产生提示信息，以提示用户充电功率较低，以便用户及时采取相应措施，例如调整充电设备200的放置位置。

不同用户或者不同场景下，对充电的速度的需求不同，因此，在本申请实施例的无线充电系统可支持一个或至少两个充电等级，不同的充电等级对应不同的充电速度。例如，如果无线充电系统支持两个充电等级，则两个充电等级可分别为快充和慢充两个等级。

如果无线充电系统支持至少两个充电等级，控制仪100用于根据接收到的操作所指示的本次充电的目标充电等级，确定与目标充电等级相对应的预设范围，以便确定评估参数是否在目标充电等级对应的预设范围内。

其中，由于不同的充电等级对应不同的充电速度，相应的，在通过不同充电等级进行充电时，所需的感应电动势的大小不同，则不同充电等级对应的评估参数的预设范围不同。

在本申请实施例中，预先设定各个充电等级分别对应的评估参数的预设范围。如果需要进行充电，用户可对控制仪100进行操作，以选择本次充电的目标充电等级。控制仪100接收到用户的操作后，可基于用户的操作，确定本次充电的目标充电等级，然后确定与该目标充电等级相对应的预设范围，再确定评估参数是否在该目标充电等级对应的预设范围内，从而能够使无线充电系统以该目标充电等级进行充电。

通过本申请的实施例，能够使无线充电系统支持至少两个充电等级，并能够以接收到的操作所指示的目标充电等级进行充电，满足用户多样化的需求。

充电可能会引发植入主机和充电设备的发热，针对这一情况，在一种可行的设计中，本申请实施例提供的无线充电系统中的植入主机和/或充电设备的表面包括散热器件，散热器件包括石墨散热面和/或金属导热板。

该散热器件可起到提高散热速度的作用，有助于降低植入主机和/或充电设备的温度，避免高温对人体造成伤害。

进一步的，充电设备的背面为蜂窝状、网状或鳍片状，该充电设备的背面为未与人体相接触的面，也就是说，充电设备的背面为非接触人体的面。该充电设备的背面为蜂窝状、网状或鳍片状，能够增大散热面积，有助于充电设备快速散热。

与前述实施例相对应，本申请还提供了一种用于植入式医疗器械的无线充电方法，该方法应用于上述各个实施例提供的植入式医疗器械的无线充电系统。

在本申请提供的一个实施例中，该用于植入式医疗器械的无线充电系统包括：控制仪、植入主机、以及内置激励线圈的充电设备，所述植入主机包括：感应线圈、为所述植入式医疗器械提供电能的充电电池以及控制器件。这种情况下，参见图11所示的工作流程示意图，该方法包括：

步骤S11、激励线圈产生磁场；

步骤S12、感应线圈在感应到磁场后，产生为充电电池充电的感应电动势；

步骤S13、控制器件辅助控制仪获取所述感应电动势对应的评估参数；

步骤S14、控制仪在评估参数不在预设范围内时，根据评估参数调整充电功率。

在一种可行的设计中，控制仪包括：第一处理器、第一充电控制模块和与所述第一处理器相连接的第一无线通信模块；所述控制器件包括：与所述感应线圈相连接的第二处理器，以及分别与所述第一无线通信模块和所述第二处理器相连接的第二无线通信模块，这种情况下，第二处理器在确定所述感应电动势对应的评估参数之后，通过所述第二无线通信模块和所述第一无线通信模块，将所述评估参数传输至所述第一处理器；

所述第一处理器确定所述评估参数是否在所述预设范围内，并在确定所述评估参数不在所述预设范围内时，控制所述第一充电控制模块调整所述充电功率。

在另一种可行的设计中，所述控制仪包括：第三处理器、第二充电控制模块、与所述激励线圈串联的阻容电路以及与所述阻容电路并联的反馈模块；

所述控制器件包括：负载、负载切换开关和第四处理器；

所述负载切换开关在所述第四处理器的控制下，导通所述感应线圈和所述负载，或者导通所述感应线圈和所述第四处理器，这种情况下，在所述负载切换开关导通所述感应线圈和所述负载的情况下，所述第三处理器根据所述激励线圈和所述感应线圈的匝数比，以及所述反馈模块反馈的所述阻容电路的电压，确定所述感应电动势对应的评估参数，并在确定所述评估参数不在所述预设范围内时，控制所述第二充电控制模块调整所述充电功率。

通过本申请实施例提供的植入式医疗器械的无线充电方法，能够对充电功率进行调整，从而解决现有技术中存在的充电效率低的问题。

另外，由于该充电方法可自动实现对充电功率的自适应调整，因此，在充电过程中，充电效率较为稳定，即可实现稳定充电。

进一步的，由于本申请实施例提供的无线充电方法能够对充电功率进行调整，因此，无需通过CT仪获取影像，只需通过人为判断，将充电设备覆盖在植入主机的大致位置上即可实现充电，且充电效率得到保障。因此，该方法能够解决现有技术存在的操作复杂繁琐的问题。并且，由于在通过本申请实施例提供的方案进行充电时，无需通过CT仪拍摄用户的影像，因此还能够降低成本，提高实用性。

另外，在通过本申请实施例提供的无线充电方法进行充电时，如果用户变换体位，则可通过调整充电功率，保障充电效率，因此即使用户变换体位，也不会降低充电效率，从而提高用户的舒适性，进一步提高实用性。

本说明书的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点介绍的都是与其他实施例不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例部分的说明即可。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (13)

1.一种用于植入式医疗器械的无线充电系统，其特征在于，包括：

控制仪、植入主机以及内置激励线圈的充电设备；

所述植入主机包括：感应线圈、为所述植入式医疗器械提供电能的充电电池以及控制器件；

其中，所述激励线圈用于产生磁场；

所述感应线圈用于在感应到所述磁场后产生用于为所述充电电池充电的感应电动势；

所述控制器件用于辅助所述控制仪获取所述感应电动势对应的评估参数；

所述控制仪用于在所述评估参数不在预设范围内时，根据所述评估参数调整充电功率。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制仪包括：第一处理器、第一充电控制模块和与所述第一处理器相连接的第一无线通信模块；

所述控制器件包括：与所述感应线圈相连接的第二处理器，以及分别与所述第一无线通信模块和所述第二处理器相连接的第二无线通信模块；

所述第二处理器在确定所述感应电动势对应的评估参数之后，通过所述第二无线通信模块和所述第一无线通信模块，将所述评估参数传输至所述第一处理器；

所述第一处理器确定所述评估参数是否在所述预设范围内，并在确定所述评估参数不在所述预设范围内时，控制所述第一充电控制模块调整所述充电功率。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制仪包括：第三处理器、第二充电控制模块、与所述激励线圈串联的阻容电路以及与所述阻容电路并联的反馈模块；

所述控制器件包括：负载、负载切换开关和第四处理器；

所述负载切换开关在所述第四处理器的控制下，导通所述感应线圈和所述负载，或者导通所述感应线圈和所述第四处理器；

在所述负载切换开关导通所述感应线圈和所述负载的情况下，所述第三处理器根据所述激励线圈和所述感应线圈的匝数比，以及所述反馈模块反馈的所述阻容电路的电压，确定所述感应电动势对应的评估参数，并在确定所述评估参数不在所述预设范围内时，控制所述第二充电控制模块调整所述充电功率。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述负载切换开关包括定时开关；

所述第四处理器在确定所述感应线圈产生所述感应电动势后，触发所述定时开关启动；

所述定时开关用于在启动之后，根据预设的导通时间，导通所述感应线圈和所述负载，或者导通所述感应线圈和所述第四处理器。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述植入主机还包括：与所述第二处理器相连接的温度感知模块；

所述温度感知模块用于确定所述植入主机的温度；

所述第二处理器确定所述温度是否超过温度阈值，并在超过的情况下向所述第一处理器传输第一信息；

所述第一处理器在获取所述第一信息后，通过控制所述第一充电控制模块，降低所述充电功率。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述植入主机还包括：与所述第二处理器相连接的电池管理模块；

所述电池管理模块在确定所述充电电池已充满电后，向所述第一处理器传输第二信息；

所述第一处理器在获取所述第二信息后，结束本次充电。

7.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，

所述控制仪设置在所述充电设备内；

或者，所述植入式医疗器械为植入复律除颤器，所述植入复律除颤器用于产生用于电击治疗的脉冲电流；所述系统还包括：体外程控仪，所述控制仪设置在所述体外程控仪内。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述体外程控仪与所述充电设备之间为无线连接或有线连接；

如果所述体外程控仪与所述充电设备之间为有线连接，提供所述充电功率的充电电源与所述体外程控仪相连接，或者所述充电电源与所述充电设备相连接；

如果所述体外程控仪与所述充电设备之间为无线连接，所述充电电源与所述充电设备相连接。

9.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，

所述控制仪还包括：提示器：

在所述控制仪确定所述评估参数低于充电阈值时，所述提示器产生提示信息；

在所述控制仪确定所述评估参数不小于所述充电阈值时，所述提示器不产生提示信息。

10.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，

所述评估参数包括所述感应电动势，和/或所述激励线圈和所述感应线圈的有效面积；

如果所述评估参数包括所述有效面积，所述控制器件或所述控制仪在获取为所述充电电池充电的感应电动势之后，基于感应电动势与有效面积之间的映射关系，确定所述有效面积。

11.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，

如果所述无线充电系统支持至少两个充电等级，所述控制仪用于根据接收到的操作所指示的本次充电的目标充电等级，确定与所述目标充电等级相对应的预设范围，以便确定所述评估参数是否在所述目标充电等级对应的预设范围内。

12.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，

所述植入主机和/或所述充电设备的表面包括散热器件，所述散热器件包括石墨散热面和/或金属导热板；

所述充电设备的背面为蜂窝状、网状或鳍片状，所述充电设备的背面为未与人体相接触的面。

13.一种用于植入式医疗器械的无线充电方法，其特征在于，应用于用于植入式医疗器械的无线充电系统，所述系统包括：控制仪、植入主机以及内置激励线圈的充电设备，所述植入主机包括：感应线圈、为所述植入式医疗器械提供电能的充电电池以及控制器件，所述方法包括：

所述激励线圈产生磁场；

所述感应线圈在感应到所述磁场后，产生为所述充电电池充电的感应电动势；

所述控制器件辅助所述控制仪获取所述感应电动势对应的评估参数；

所述控制仪在所述评估参数不在预设范围内时，根据所述评估参数调整充电功率。