CN208386541U - 一种植入设备通讯系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗器械领域，具体来说属于一种植入设备通讯系统，包括体外单元和植入体单元，体外单元和植入体单元通过无线信号实现体外单元对体内单元的充电和双向信号传输，在体外设置了两个耦合线圈，一个用来发射正向信号，一个用来接收反向信号，体内设置有一个耦合线圈用来接受和反馈信号，其中，体外两个耦合线圈的形状和位置的设置使得从体内反馈反向信号不被干扰，可以实现双向信号的有效传输，克服了传统植入设备反向传输信号时信号强度太弱、容易被干扰的问题。

Description

一种植入设备通讯系统

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，具体来说属于一种植入设备通讯系统及其通讯方法。

背景技术

植入体设备一般采用线圈耦合的方式传输能量和信号，传统的方案一般采用两个线圈结构，一个在体外发射信号，一个设置在体内接收信号并且实现体外对体内的充电。

由于体内耦合线圈L2受制于尺寸的要求，在面积、体积上都很小，而体外线圈L1的尺寸不受制于安装的限制，整体而言耦合系数k12很小，要使L2得到更多的能量只能通过增加L1的发射功率，所以L2线圈的电压幅度很大。正向信号通过L1调制发射后，在L2 上容易得到带有一定包络调制深度（VPP_forward）的信号，这个包络深度完全满足信号的解调需要，所以正向通信可以正常工作。同时，在反向数据传输发送时，在L2线圈上存在出一个带有幅度调制的信号，通过负载反射可以在L1线圈上出现一个对应的信号包络（幅度VPP_backward），但是由于看k12 很小，在L1上看到的有用信号包络幅度将很小，环境恶劣的情况下该信号将完全被来自L1的信号和噪声淹没，导致体外单元中的接收和解调单元无法获得有用的信号，导致整个系统的反向数据工作失效。

因此，单纯的使用两个线圈很难实现正反向数据的有效传输，如果在体外单元再增加反向接收的耦合线圈时，又会被正向传输信号的耦合线圈所干扰，同样很难实现反向信号有效传输。

实用新型内容

为了解决传统植入设备反向信号传输工作不理想的问题，本实用新型在体外设置了两个耦合线圈，一个用来发射正向信号，一个用来接收反向信号，同时体外两个耦合线圈的形状和位置的设置使得反向信号不被干扰，可以实现双向信号的有效传输，具体方案如下：

一种植入设备通讯系统，包括体外单元和植入体单元，所述体外单元和所述植入体单元通过无线信号实现体外单元对体内单元的充电和双向信号传输，所述体外单元包括数字信号处理单元、功率发射单元和接收解调单元，所述体内单元包括刺激模块以及信号接收发射单元，所述功率发射单元包括第一耦合线圈L1，该第一耦合线圈用来向体内单元发射信号，所述信号接收单元包括第二耦合线圈L2，该第二耦合线圈L2用来接收体外单元发射的信号并且向体外单元发射信号，所述接收解调单元包括第三耦合线圈L3，所述第三耦合线圈用来接收植入体单元发出的信号。

优选的，所述第三耦合线圈L3设置在所述第一耦合线圈L1和所述第二耦合线圈L2之间。

优选的，所述第一耦合线圈L1的中心位置对准所述第三耦合线圈L3的中心位置，并且所述第三耦合线圈L3呈对称形状，所述第一耦合线圈L1耦合穿过所述第三耦合线圈L3的磁感电流相互抵消。

优选的，所述第一耦合线圈L1的尺寸大于所述第二耦合线圈L2的尺寸，并且所述第二耦合线圈L2和所述第一耦合线圈L1的投影存在重合。

优选的，所述第二耦合线圈L2在所述第一耦合线圈L1和所述第三耦合线圈L3的投影中。

优选的，所述第三耦合线圈L3包括对称的两部分，两个对称部分上的线圈通过对称中心相互交叉设置，其交叉点和所述第一耦合线圈的中心重合，所述第二耦合线圈L2的中心和所述第三耦合线圈L3的中心交叉点位置存在偏移，第一耦合线圈L1耦合时在第三耦合线圈上产生的正负电流相互抵消。

优选的，所述第一耦合线圈为圆环型线圈，所述第三耦合线圈的两个对称部分都为带有弧度的环型线圈。

优选的，所述第一耦合线圈为方环型线圈，所述第三耦合线圈的两个对称部分都为方环型线圈。

优选的，所述第三耦合线圈L3包括和所述第一耦合线圈L1投影重叠的区域S1以及和所述第一耦合线圈投影不重叠的区域S2，第一耦合线圈L1耦合时通过第三耦合线圈L3两个区域的正负磁通量相互抵消。

优选的，在所述第一耦合线圈L1外侧还设置用用来防止对所述第一耦合线圈L1、第二耦合线圈L2和第三耦合线圈L3之间通讯造成干扰的信号屏蔽装置。

本实用新型的有益效果： 在体外设置了两个耦合线圈，一个用来发射正向信号，一个用来接收反向信号，同时体外两个耦合线圈的形状和位置的设置使的反向信号不被干扰，可以实现双向信号的有效传输。克服了传统植入设备反向传输信号时信号强度太弱、容易被干扰的问题。

附图说明

图1为传统通讯系统通讯示意图；

图2为传统通讯系统通讯波形图；

图3为本实用新型通讯系统通讯示意图；

图4为本实用新型通讯系统通讯波形图；

图5为本实用新型中实施例一线圈位置形状示意图；

图6为本实用新型中实施例二线圈位置形状示意图；

图7为本实用新型中实施例三线圈位置形状示意图；

具体实施方式

为了便于对本实用新型的进一步理解，下面结合附图对其进行进一步阐述：

如图所示，本实用新型首先展示了一种植入设备通讯系统，包括：体外单元和植入体单元，体外单元和所述植入体单元通过无线信号实现体外单元对体内单元的充电和双向信号传输。其中，体外单元包括数字信号处理单元、功率发射单元和接收解调单元，体内单元包括刺激模块以及信号接收发射单元。功率发射单元包括第一耦合线圈L1，该第一耦合线圈用来向体内单元发射信号，信号接收单元包括第二耦合线圈L2，该第二耦合线圈L2用来接收体外单元发射的信号并且向体外单元发射信号，接收解调单元包括第三耦合线圈L3，第三耦合线圈用来接收植入体单元发出的信号。第三耦合线圈L3设置在所述第一耦合线圈L1和所述第二耦合线圈L2之间。

在信号传输时，体外单元通过第一耦合线圈和体内单元中的第二耦合线圈耦合向体内单元发射信号，体内单元接收信号并且实现充电。

由于体内单元中的第二耦合线圈L2的尺寸一般比较小，要使得体内单元接收更多的能量就需要增加体外单元的发射功率，就需要加大体外单元中的第一耦合线圈的尺寸，增加耦合系数k12。如果继续使用第一耦合线圈接收体内单元发出的反向信号，反向耦合系数k21会很小，反向数据传输发送时，在第二耦合线圈上存在出一个带有幅度调制的信号，通过负载反射可以在L1线圈上出现一个对应的信号包络（幅度VPP_backward），但是由于耦合系数k21 很小，在L1上看到的有用信号包络幅度将很小，环境恶劣的情况下该信号将完全被来自L1的信号和噪声淹没，导致体外单元中的接收和解调单元无法获得有用的信号，导致整个系统的反向数据工作失效。

在本实用新型中采用第三耦合线圈L3接收反向信号，在信号传输时，

第一耦合线圈L1的中心位置对准第三耦合线圈L3的中心位置，并且第三耦合线圈L3呈对称形状，使得第一耦合线圈L1耦合穿过所述第三耦合线圈L3的磁感电流相互抵消。

一般来讲，第一耦合线圈L1的尺寸大于第二耦合线圈L2的尺寸，并且第二耦合线圈L2和第一耦合线圈L1的投影存在重合，这样可保证第一耦合线圈L1正向发射信号时，可有效的被体内的第二耦合线圈L2接收。进一步来讲，第二耦合线圈L2在所述第一耦合线圈L1和所述第三耦合线圈L3的投影中，这样第一耦合线圈L1和第二耦合线圈L2的耦合效果会更好。

除此之外，在第一耦合线圈L1外侧还设置用用来防止对所述第一耦合线圈、第二耦合线圈和第三耦合线圈之间通讯造成干扰的信号屏蔽装置，该信号屏蔽装置可使得耦合线圈之间的通讯更加稳定。

为了的使得反向信号传输不被第一耦合线圈和第二耦合线圈影响，第三耦合线圈的位置和形状设置可以有多种实施方案，下面列举几种：

实施例一：

第三耦合线圈L3包括对称的两部分，两个对称部分上的线圈通过对称中心相互交叉设置，其交叉点和所述第一耦合线圈的中心重合，第二耦合线圈L2和所述第三耦合线圈L3的中心交叉点位置存在偏移，第一耦合线圈耦合时在第三耦合线圈上产生的正负电流相互抵消，第二耦合线圈耦合时，第三都和线圈可充分接收信号。在本实施例中第一耦合线圈为圆环型线圈，第三耦合线圈的两个对称部分都为带有弧度的环型线圈。

实施例二：

第三耦合线圈L3包括对称的两部分，两个对称部分上的线圈通过对称中心相互交叉设置，其交叉点和所述第一耦合线圈的中心重合，第二耦合线圈L2和所述第三耦合线圈L3的中心交叉点位置存在偏移，第一耦合线圈耦合时在第三耦合线圈上产生的正负电流相互抵消，第二耦合线圈耦合时，第三都和线圈可充分接收信号。在第一耦合线圈为方环型线圈，第三耦合线圈的两个对称部分都为方环型线圈。

实施例三：

第三耦合线圈L3包括和第一耦合线圈L1投影重叠的区域S1以及和所述第一耦合线圈投影不重叠的区域S2，通过检测和测试，合理安放第三耦合线圈相对于第一耦合线圈的位置，使得第一耦合线圈L1耦合时通过第三耦合线圈L3两个区域的正负磁通量相互抵消。第三耦合线圈L3包括呈“一”字的中间部线圈以及连接在所述中间部两端的端部线圈，中间部线圈和第一耦合线圈重合，两个端部线圈不与所述第一耦合线圈重合。在反向发射信号时，通过第三耦合线圈重叠区域S1以及部重叠区域S2的正负磁通量相等，故反向发射信号时，第二耦合线圈和第一耦合线圈的耦合不会对第三耦合线圈接收信号造成干扰。

以上实施例仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限定本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内做出的任何修改、等同替换、改进等均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种植入设备通讯系统，其特征在于，包括：体外单元和植入体单元，所述体外单元和所述植入体单元通过无线信号实现体外单元对体内单元的充电和双向信号传输，所述体外单元包括数字信号处理单元、功率发射单元和接收解调单元，所述体内单元包括刺激模块以及信号接收发射单元，所述功率发射单元包括第一耦合线圈L1，该第一耦合线圈用来向体内单元发射信号，所述信号接收单元包括第二耦合线圈L2，该第二耦合线圈L2用来接收体外单元发射的信号并且向体外单元发射信号，所述接收解调单元包括第三耦合线圈L3，所述第三耦合线圈用来接收植入体单元发出的信号。

2.根据权利要求1所述的一种植入设备通讯系统，其特征在于，所述第三耦合线圈L3设置在所述第一耦合线圈L1和所述第二耦合线圈L2之间。

3.根据权利要求1所述的一种植入设备通讯系统，其特征在于，所述第一耦合线圈L1的中心位置对准所述第三耦合线圈L3的中心位置，并且所述第三耦合线圈L3呈对称形状，所述第一耦合线圈L1耦合穿过所述第三耦合线圈L3的磁感电流相互抵消。

4.根据权利要求3所述的一种植入设备通讯系统，其特征在于，所述第一耦合线圈L1的尺寸大于所述第二耦合线圈L2的尺寸，并且所述第二耦合线圈L2和所述第一耦合线圈L1的投影存在重合。

5.根据权利要求4所述的一种植入设备通讯系统，其特征在于，所述第二耦合线圈L2在所述第一耦合线圈L1和所述第三耦合线圈L3的投影中。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种植入设备通讯系统，其特征在于，所述第三耦合线圈L3包括对称的两部分，两个对称部分上的线圈通过对称中心相互交叉设置，其交叉点和所述第一耦合线圈的中心重合，所述第二耦合线圈L2的中心和所述第三耦合线圈L3的中心交叉点位置存在偏移，第一耦合线圈L1耦合时在第三耦合线圈上产生的正负电流相互抵消。

7.根据权利要求6所述的一种植入设备通讯系统，其特征在于，所述第一耦合线圈为圆环型线圈，所述第三耦合线圈的两个对称部分都为带有弧度的环型线圈。

8.根据权利要求6所述的一种植入设备通讯系统，其特征在于，所述第一耦合线圈为方环型线圈，所述第三耦合线圈的两个对称部分都为方环型线圈。

9.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种植入设备通讯系统，其特征在于，所述第三耦合线圈L3包括和所述第一耦合线圈L1投影重叠的区域S1以及和所述第一耦合线圈投影不重叠的区域S2，第一耦合线圈L1耦合时通过第三耦合线圈L3两个区域的正负磁通量相互抵消。

10.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种植入设备通讯系统，其特征在于，在所述第一耦合线圈L1外侧还设置用来防止对所述第一耦合线圈L1、第二耦合线圈L2和第三耦合线圈L3之间通讯造成干扰的信号屏蔽装置。