CN203634640U - 医疗植入装置及其系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种医疗植入装置及其系统，该系统包括医疗植入装置及外部控制装置，医疗植入装置包括一个感应线圈、一个整流器、一个侦测器、一个控制器及一个传输器，医疗植入装置植入于人体内部，并通过外部控制装置进行无线充电，外部控制装置具有一个感应线圈、一个功率放大器、一个控制器及一个人机接口。医疗植入装置以感应线圈感应外部控制装置的交流电磁场，再以整流器将交流电磁场转换成直流电。接着，以侦测器侦测直流电的电压值，并借助控制器依据电压值而产生第一状态信息，再通过传输器将状态信息回传给外部控制装置，以此监控医疗植入装置于无线充电时的消耗功率。医疗植入装置无线充电时，不会受到植入深度或对位角度的限制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种医疗植入装置，特别是一种用于植入人体且提供无线充电的医疗植入装置及其系统。
背景技术
精密微制程的成熟科技已可将医疗仪器微小化到可植入到人体内部，过去十数年研究人员在这方面的研发已使植入式医疗组件的临床应用渐为全球各界所肯定。主动植入式医疗组件，如植入式神经电刺激器、血糖传感器或心律调节器等，均需要电源才能运作，应用电池是一种方法。然而，微型电池所能提供的电源寿命过于短暂，不适合应用于上述植入式医疗组件。
研究人员改选择以无线电源传送的方式来提供电源，无线电力的供电效率虽然远不如有线供电，但这项技术在植入式医疗组件则扮有重要脚色，对于持续运作且需要电池的植入式医疗组件提供无线充电，进而减少病患因为电池失效的风险、或没电必须再手术取出的痛苦，大大延长植入式医疗组件的使用寿命。
一般使用电磁感应式的方法(Resonant inductive coupling)被广为应用在近场无线电能传输上，传送端与接收端皆具有LC共振(LC resonance)的架构，使传送端更容易产生大功率的时变电流，借此在线圈上产生相应的磁通量，也使接收端更容易得到传送端送出的能量。
当运用这项技术在植入式医疗组件时，植入式医疗组件中的接收线圈必须与外部控制组件的发射线圈平行时才能接收到最大能量，若接收线圈与发射线圈垂直时，则接收能量减少，因而导致植入式医疗组件可能无法运作。是以，植入式医疗组件在人体内的深度会影响接收线圈与发射线圈之间的距离，且对位(alignment)也不容易。是以，当外部控制组件输出固定功率时，容易导致植入式医疗组件因二个线圈距离或对位角度影响而获得不同的功率。有可能因功率过大而使植入式医疗组件温度上升、甚至超出植入式医疗组件的最大电压限制而使电路坏损。或是有可能因功率过小而使植入式医疗组件不足以正常工作。因此传输功率的控制是重要的议题。
实用新型内容
鉴于以上问题，本实用新型目的在于提供一种医疗植入装置及其系统，借以监控医疗植入装置的电压或温度，而可实时的调整外部控制装置的输出功率，以改善现有技术仅能输出固定功率的问题。
本实用新型所揭露的主要技术方案是：
一种医疗植入装置，用以植入人体内部，并以外部控制装置对医疗植入装置进行无线充电，该医疗植入装置包括一个感应线圈、一个整流器、一个侦测器、一个控制器及一个传输器。其中，感应线圈用以接收外部控制装置的交流电磁场。整流器电性连接于感应线圈，且整流器将交流电磁场转换成直流电。侦测器电性连接于整流器，且侦测器侦测直流电的电压值，并产生侦测讯号。控制器电性连接于侦测器且接收侦测讯号，并依据侦测讯号而产生第一状态信息。传输器电性连接于控制器，控制器将状态信息借助传输器回传至外部控制装置。
本实用新型还揭露一种医疗植入系统，其包括有一个外部控制装置及一个医疗植入装置。其中，外部控制装置具有一个感应线圈、一个功率放大器、一个控制器及一个人机接口。外部控制装置的功率放大器电性连接感应线圈，且功率放大器驱动感应线圈共振而产生交流电磁场。外部控制装置的控制器电性连接于功率放大器，且控制器系传输操作频率至功率放大器。外部控制装置的人机接口电性连接于控制器，且人机接口供使用者输入参数至控制器。
医疗植入装置用以植入人体内部，包括有一个感应线圈、一个整流器、一个侦测器、一个控制器及一个传输器。其中，感应线圈接收外部控制装置的交流电磁场。整流器电性连接于感应线圈，且整流器将交流电磁场转换成直流电。侦测器电性连接于整流器，且侦测器侦测直流电的电压值，并产生侦测讯号。控制器电性连接于侦测器且接收侦测讯号，并依据侦测讯号而产生第一状态信息。传输器电性连接于控制器，控制器将状态信息借助传输器回传至外部控制装置。
本实用新型的有益效果是：医疗植入装置的侦测器可实时侦测电压大小，并通过无线传输方式将侦测电压回传到外部控制装置，以利外部控制装置可实时的调整功率放大器的输出功率。如此，使得医疗植入装置在无线充电时，不会受到植入深度或对位角度的限制，进而让使用者能够更方便操作，以达到预期的治疗效果。
附图说明
图1为本实用新型的医疗植入系统的方块示意图。
图2为本实用新型的外部控制装置的流程图。
【主要组件符号说明】
10 医疗植入装置
11 感应线圈
12 整流器
13 侦测器
14 控制器
15 传输器
16 热感应器
17 功能电路
20 外部控制装置
21 感应线圈
22 功率放大器
23 检测器
24 控制器
25 传输器
26 人机界面
27 热感应器。
具体实施方式
请参阅图1所示的示意图，为本实用新型的医疗植入装置的方块示意图。在图1所绘示的实施例中，医疗植入装置10用以植入人体内部，医疗植入装置10可以是心律调节装置或神经刺激装置，但不以此为限。医疗植入装置10可通过一个外部控制装置20进行无线充电。
医疗植入装置10包括有一个感应线圈11、一个整流器12、一个侦测器13、一个控制器14、一个传输器15、一个热感应器16及一个功能电路17。其中，感应线圈11接收外部控制装置20的交流电磁场。整流器12电性连接感应线圈11，并将交流电磁场转换成直流电。侦测器13电性连接整流器12，并侦测直流电的电压值VRECT且产生侦测讯号。控制器14电性连接侦测器13，并接收侦测器13的侦测讯号，且依据侦测讯号而产生第一状态信息。传输器15电性连接控制器14，并接收第一状态信息且回传到外部控制装置20。热感应器16电性连接控制器14，感应医疗植入装置10的温度值，并产生感应讯号到控制器14。功能电路17电性连接于控制器14，功能电路17可以是但不局限于心律调节、神经刺激等电路设计。
需注意的是，控制器14可接收侦测器13的侦测讯号后，依据侦测讯号而产生第一状态信息。同样的，控制器14亦接收热感应器16的感应讯号后，并依据感应讯号而产生第二状态信息。另外，功能电路17将运作所得到的治疗数据值传送到控制器14，使得控制器14依据治疗数据值而产生第三状态信息。是以，在本实施例中，状态信息可以是侦测器13所侦测得到的功率大小，或是热感应器16所感应到的温度值，或是功能电路17运作所得到的治疗数据值。并以医疗植入装置10的控制器14将这些状态信息借助传输器15以无线传输方式回传到外部控制装置20。
在本实施例中，是将医疗植入装置10植入到人体内部，并以外部控制装置20提供无线电力予医疗植入装置10。外部控制装置20包括一个感应线圈21、一个功率放大器22、一个检测器23、一个控制器24、一个传输器25、一个人机接口26及一个热感应器27。请参阅图2所示，为本实用新型的外部控制装置的流程图。由图2可看出，本实用新型的外部控制装置20包括以下操作步骤：
步骤300：系统初始化，并通过人机接口26输入参数进行运作；
步骤310：依据输入参数来启动功率放大器22开始运行；
步骤320：检测功率放大器22的温度和功率的消耗是否正常；若是异常状态，进入到步骤330；若是正常状态，则进入到步骤340；
步骤330：停止功率放大器22运作，并重回到步骤300；
步骤340：接收医疗植入装置10的状态信息，并更新显示在人机接口26上；若接收异常时，重回到步骤330；若接收正常时，则进入到步骤350；
步骤350：检视医疗植入装置10所回传的状态信息；若是功率追踪状态，进入到步骤360；若是待机状态，进入到步骤370；若是治疗状态，则进入到步骤380；
步骤360：依据医疗植入装置10所侦测的电压值来调整功率放大器22的操作频率，并回到步骤320；
步骤370：可通过人机接口26来下达指令或设定参数予医疗植入装置10，并回到步骤320；
步骤380：等待治疗结束，并回到步骤320。
在步骤300中，使用者可通过外部控制装置20的人机接口26进行操作，先将外部控制装置20的系统设定值进行初始化。并且借助人机接口26将所需设定的参数输入到控制器24内。
在步骤310中，控制器24接收所输入的参数，并且依据输入参数来产生对应的操作频率给功率放大器22，以此启动功率放大器22开始运行。需注意的是，医疗植入装置10的感应线圈11为一个串联LC共振腔，外部控制装置20的感应线圈21同样是一个串联LC共振腔，皆具有相同的共振频率，例如但不局限以下公式： 
。
是以，外部控制装置20可通过功率放大器22来驱动感应线圈21进行LC共振。在本实施例中，功率放大器22可为一个D类功率放大器(Class D Power Amplifier)，并且功率放大器22的操作频率由控制器24提供。如此，可使得感应线圈21上的时变电流产生磁通量。当操作频率靠近共振频率时，使感应线圈21的所产生的电流越强，传递功率也越大。
在步骤320中，可借助检测器23来计算功率放大器22的供应电压及供应电流的功率耗损，并产生检测讯号给控制器24，以此限制功率放大器22的最高功率。另外，亦通过热感应器27来检测功率放大器22的温度是否保持在默认值之下。若是功率放大器22的消耗功率或温度高于默认值以上，则判定功率放大器22处于异常状态，而进入到步骤330。若是功率放大器22的消耗功率或温度高于默认值以下，则判定功率放大器22处于正常状态，则进入到步骤340。
在步骤330中，因功率放大器22的消耗功率或温度高于默认值以上，所以判定为异常状态，这时控制器24则关闭功率放大器22的运作，以此停止感应线圈21运行，并回到步骤300进行系统初始化。
在步骤340中，当医疗植入装置10的感应线圈11得到交流电磁场后，整流器12可将交流电磁场整流并稳压为直流电，以供应直流电力给医疗植入装置10的各组件进行运作。举例来说，医疗植入装置10的侦测器13可侦测直流电的电压值VRECT。热感应器16可感应医疗植入装置10的温度值。功能电路17可将所运作的治疗数据值传递给控制器14。控制器14依据上述的电压值、温度值或治疗数据值而分别转换为第一状态信息、第二状态信息及第三状态信息，再通过医疗植入装置10的传输器15以无线传输方式，将上述的这些状态信息传输到外部控制装置20的传输器25，使得外部控制装置20的控制器24可接收到医疗植入装置10有关电压值、温度值或治疗数据值的相关状态信息，再由外部控制装置20的人机接口26更新显示医疗植入装置10的相关状态信息。需注意的是，若外部控制装置20接收异常时，重回到步骤330；若外部控制装置20接收正常时，则进入到步骤350。
在步骤350中，使用者可通过人机接口26来检视医疗植入装置10所回传的状态信息。若人机接口26显示是功率追踪状态，进入到步骤360；若人机接口26显示是待机状态，进入到步骤370。若人机接口26显示是治疗状态，则进入到步骤380。
在步骤360中，若医疗植入装置10的电压值VRECT不在预设的上限电压VHT至下限电压VLT的范围内，例如电压值VRECT大于上限电压VHT，使用者可操作人机接口26来下达指令给控制器24，使得控制器24产生降低功率的讯号给功率放大器22，让功率放大器22的操作频率远离共振频率。反之，若电压值VRECT小于下限电压VLT，则下达指令给控制器24产生提高功率的讯号给功率放大器22，让功率放大器22的操作频率接近于共振频率。完成步骤360后，再重回到步骤320。
在步骤370中，若医疗植入装置10所侦测的电压值VRECT介于上限电压VHT至下限电压VLT的范围内，则表示功率放大器22的传输功率正常，使用者可操作人机接口26来下达指令或设定参数给控制器24，使得控制器24产生状态信息给医疗植入装置10进行设定或操作。完成步骤370后或直接跳过步骤370后，再重回到步骤320。
在步骤380中，若医疗植入装置所侦测的电压值VRECT介于上限电压VHT至下限电压VLT的范围内，则表示功率放大器22的传输功率正常。医疗植入装置10开始进入工作状态，并等待疗程结束后或是手动结束后，重回到步骤320。
相较于现有技术而言，医疗植入装置10的侦测器13可实时侦测到整流器12的电压值，并通过无线传输方式将所侦测到的电压值回传到外部控制装置20，以利外部控制装置20显示并实时的调整功率放大器22的输出功率。如此一来，使得医疗植入装置10在无线充电时，不会受到植入深度或对位角度的限制，进而让使用者能够更方便操作，以达到预期的治疗效果。
Claims (10)
1.一种医疗植入装置，用以植入人体内部，并以外部控制装置对该医疗植入装置进行无线充电，其特征在于，该医疗植入装置包括有：
一个用以接收该外部控制装置的交流电磁场的感应线圈；
一个整流器，电性连接该感应线圈并将该交流电磁场转换成直流电；
一个侦测器，电性连接该整流器并侦测该直流电的电压值来产生侦测讯号；
一个控制器，电性连接该侦测器并接收该侦测讯号且依据该侦测讯号而产生第一状态信息；以及
一个传输器，电性连接该控制器并且该控制器将该第一状态信息借助该传输器回传至该外部控制装置。
2.如权利要求1所述的医疗植入装置，其特征在于：该医疗植入装置更包括一个用以感应该医疗植入装置的温度值并产生感应讯号至该控制器的热感应器，该热感应器电性连接该控制器且该控制器依据该温度值而产生第二状态信息。
3.如权利要求1所述的医疗植入装置，其特征在于：该医疗植入装置更包括一个用以将运作所得到的治疗数据值传送到该控制器的功能电路，该功能电路电性连接该控制器且该控制器依据该治疗数据值而产生第三状态信息。
4.一种医疗植入系统，其特征在于，包括：
一个外部控制装置，包括：
一个感应线圈；以及
一个功率放大器，电性连接该感应线圈并驱动该感应线圈共振而产生交流电磁场；
一个控制器，电性连接该功率放大器并传输操作频率至该功率放大器；以及
一个人机接口，电性连接该控制器并供使用者输入参数至该控制器；
一个用以植入人体内部的医疗植入装置，包括：
一个用以接收该交流电磁场的感应线圈；
一个整流器，电性连接该感应线圈并将该交流电磁场转换成直流电；
一个侦测器，电性连接该整流器并侦测该直流电的电压值而产生侦测讯号；
一个控制器，电性连接该侦测器并接收该侦测讯号且依据该侦测讯号而产生第一状态信息；以及
一个传输器，电性连接该控制器并且该控制器将该第一状态信息借助该传输器回传至该外部控制装置。
5.如权利要求4所述的医疗植入系统，其特征在于：该外部控制装置更包括一个用以计算该功率放大器的功率耗损并产生检测讯号给该控制器的检测器，该检测器电性连接该控制器及该功率放大器且该控制器依据该检测讯号而调整该操作频率。
6.如权利要求4所述的医疗植入系统，其特征在于：该外部控制装置更包括一个传输器，电性连接该控制器，该外部控制装置的该传输器与该医疗植入装置的该传输器以无线方式连接并传输该第一状态信息。
7.如权利要求4所述的医疗植入系统，其特征在于：该外部控制装置更包括一个用以感应该外部控制装置的温度值并产生感应讯号至该控制器的热感应器，该热感应器电性连接该控制器且该控制器依据该感应讯号而调整该操作频率。
8.如权利要求4所述的医疗植入系统，其特征在于：该医疗植入装置更包括一个用以感应该医疗植入装置的温度值并产生感应讯号至该控制器的热感应器，该热感应器电性连接该控制器且该控制器依据该温度值而产生第二状态信息。
9.如权利要求4所述的医疗植入系统，其特征在于：该医疗植入装置更包括一个用以将运作所得到的治疗数据值传送到该控制器的功能电路，该功能电路电性连接该控制器且该控制器依据该治疗数据值而产生第三状态信息。
10.如权利要求4所述的医疗植入系统，其特征在于：该医疗植入装置的该感应线圈为一个串联LC共振腔，该外部控制装置的该感应线圈同样是一个串联LC共振腔，皆具有相同的共振频率。
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Cited By (2)
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| CN105477785A (zh) * | 2014-10-01 | 2016-04-13 | 精能医学股份有限公司 | 医疗电子装置 |
| CN107786227A (zh) * | 2016-08-24 | 2018-03-09 | 北京小米移动软件有限公司 | 可穿戴式触控设备、触控方法及装置 |
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