CN216672676U

CN216672676U - 具有无线充电功能的体外程控装置

Info

Publication number: CN216672676U
Application number: CN202122105254.8U
Authority: CN
Inventors: 徐文文; 张新国
Original assignee: Changzhou Rishena Medical Equipment Co ltd
Current assignee: Changzhou Rishena Medical Equipment Co ltd
Priority date: 2021-09-02
Filing date: 2021-09-02
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2031-09-02

Abstract

本实用新型涉及无线通讯的技术领域，尤其涉及一种具有无线充电功能的体外程控装置。这种具有无线充电功能的体外程控装置包括人机交互装置、控制器、H桥驱动电路、LC谐振电路、信号提取电路，人机交互装置与控制器相连，控制器与H桥驱动电路相连，H桥驱动电路与LC谐振电路相连，LC谐振电路与信号提取电路相连，信号提取电路与控制器相连。这种具有无线充电功能的体外程控装置通过FSK、ASK、PPM等调制技术将通信数据叠加在无线充电波形上，通过一组H桥驱动和一组谐振线圈实现无线通信功能和无线充电功能的整合，使用一套装置实现体外程控和无线充电两个核心功能，显著降低了系统的成本。

Description

具有无线充电功能的体外程控装置

技术领域

本实用新型涉及一种体外程控装置，尤其涉及一种具有无线充电功能的体外程控装置。

背景技术

随着电生理相关技术的进步，神经电刺激技术在临床医学上得到了更加广泛的应用，尤其是超高频10KHz刺激在临床上的使用，神经电刺激相关医疗器械的耗电量显著增加，经皮无线充电技术应运而生。

植入式可充电的医疗器械不仅需要体外程控设备对器械进行控制和数据交互，还需要无线供电设备对器械进行充电。

在医疗器械的分类中，体外程控设备属于二类医疗器械，而无线充电设备因为有电磁能量传输给人体组织，属于三类医疗器械。

到目前为止，各大医疗器械供应商都将体外程控设备和体外无线充电设备进行独立设计，形成功能独立的医疗器械。用户植入这类医疗器械后，不仅需要学习两套设备的操作方法，而且在程控阶段无法使用无线充电功能，整个系统操作复杂，而且医疗成本较高。

另一方面，由于无线充电功能比较单一，传统的医疗器械厂商仅使用声音或灯光等简单方法提示充电设备和植入式医疗器械的对位情况，对位精度不高，充电效率无法达到最佳状态，用户需要花费更多的时间对植入式医疗器械进行无线充电。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述缺陷，提供一种具有无线充电功能的体外程控装置。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种具有无线充电功能的体外程控装置包括人机交互装置、控制器、H桥驱动电路、LC谐振电路、信号提取电路，人机交互装置与控制器相连，控制器与H桥驱动电路相连，H桥驱动电路与LC谐振电路相连，LC谐振电路与信号提取电路相连，信号提取电路与控制器相连。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述LC谐振电路由一个电感L1和一个电容C1串联谐振方式连接组成。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述H桥驱动电路由PMOS场效应管H1、PMOS场效应管H2、NMOS场效应管H3、NMOS场效应管H4组成，PMOS场效应管H1与NMOS场效应管H3连接，PMOS场效应管H2与NMOS场效应管H4连接，所述PMOS管H1上连接电流引线S1，NMOS管H4上连接电流引线S4，PMOS管H3上连接电流引线S3，NMOS管H2上连接电流引线S2。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述信号提取电路包括放大器U2A的输入负极端连接电阻R3的一端、电阻R4的一端，放大器U2A的输入正极端连接电阻R1的一端、电阻R2的一端，电阻R3的另一端连接二极管D3的阳极、二极管D2的阴极，二极管D3的阴极连接至电容C3的一端，电容C3的另一端连接至LC谐振电路的电容C1的一端，二极管D2的阳极连接电阻R1的另一端、二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接LC谐振电路的电容C1的另一端，电阻R2的另一端接地，电阻R4的另一端连接至放大器U2A的输出端、电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电阻R6的一端、电容C4的一端，电容C4的另一端接地，电阻R6的另一端连接至放大器U6B的输入正极端，放大器U6B的输出负极端连接电阻R7的一端、电阻R8的一端，电阻R7的另一端连接电源，电阻R8的另一端接地，放大器U6B的输出端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接电容C5的一端、控制器上的INPUT端，电容C5的另一端接地。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述控制器上PWM1端连接电流引线S1、PWM2端连接电流引线S2、PWM3端连接电流引线S3、PWM4端连接电流引线S4。

本实用新型的有益效果是：这种具有无线充电功能的体外程控装置通过FSK、ASK、PPM等调制技术将通信数据叠加在无线充电波形上，通过一组H桥驱动和一组谐振线圈实现无线通信功能和无线充电功能的整合，使用一套装置实现体外程控和无线充电两个核心功能，显著降低了系统的成本；

通过人机交互界面对无线充电过程的数据进行汇总和展示，可以帮助用户优化和调整自己的充电行为习惯，提高无线充电效率，节省使用时间，提升了系统的可用性和用户业务的连续性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是四组PWM信号的相位和极的结构示意图；

图3是FSK调制方式发送数据的波形的结构示意图；

图4是ASK调制方式发送数据的波形的结构示意图；

图5是无线充电阶段的电磁波形的结构示意图；

图6是数据通信与无线充电同时工作的电磁波的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

这种具有无线充电功能的体外程控装置包括人机交互装置、控制器、H桥驱动电路、LC谐振电路、信号提取电路，人机交互装置与控制器相连，控制器与H桥驱动电路相连，H桥驱动电路与LC谐振电路相连，LC谐振电路与信号提取电路相连，信号提取电路与控制器相连。

人机交互装置为具有触摸功能的显示终端，如触摸屏组件、平板电脑、智能手机等。人机交互装置通过总线与控制器进行通信，将用户的操作转换为机器指令发送给控制器。

其中，LC谐振电路由一个电感L1和一个电容C1串联谐振方式连接组成。

其中，H桥驱动电路由PMOS场效应管H1、PMOS场效应管H2、NMOS场效应管H3、NMOS场效应管H4组成，PMOS场效应管H1与NMOS场效应管H3连接，PMOS场效应管H2与NMOS场效应管H4连接，所述PMOS管H1上连接电流引线S1，NMOS管H4上连接电流引线S4，PMOS管H3上连接电流引线S3，NMOS管H2上连接电流引线S2。

其中，所述信号提取电路包括放大器U2A的输入负极端连接电阻R3的一端、电阻R4的一端，放大器U2A的输入正极端连接电阻R1的一端、电阻R2的一端，电阻R3的另一端连接二极管D3的阳极、二极管D2的阴极，二极管D3的阴极连接至电容C3的一端，电容C3的另一端连接至LC谐振电路的电容C1的一端，二极管D2的阳极连接电阻R1的另一端、二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接LC谐振电路的电容C1的另一端，电阻R2的另一端接地，电阻R4的另一端连接至放大器U2A的输出端、电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电阻R6的一端、电容C4的一端，电容C4的另一端接地，电阻R6的另一端连接至放大器U6B的输入正极端，放大器U6B的输出负极端连接电阻R7的一端、电阻R8的一端，电阻R7的另一端连接电源，电阻R8的另一端接地，放大器U6B的输出端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接电容C5的一端、控制器上的INPUT端，电容C5的另一端接地。

其中，控制器上PWM1端连接电流引线S1、PWM2端连接电流引线S2、PWM3端连接电流引线S3、PWM4端连接电流引线S4。

实施例

控制器通过内部的PWM模块产生4组周期、占空比和相位可调的PWM信号S1、S2、S3、S4，四组PWM信号的相位和极性如图2所示。4组PWM信号分别连接到H桥驱动电路的四个控制端口，控制H桥驱动电路进行周期性的换相。

LC谐振电路使用串联谐振方式进行连接，LC谐振电路与H桥驱动电路相连，通过周期性的换相逻辑将PWM信号转换成正弦电磁波，向外发射电磁能量。具体逻辑如下：T1时段，H1、H4导通，H2、H3断开，电流方向为H1->C1->L1->H4,输出正向电磁波，T2时段，H2、H3导通，H1、H4断开，电流方向为H2->L1->C1->H3，输出反向电磁波，T1和T2时段形成一个完整的谐振周期，电流在L1上的变化就会形成高波幅的电磁波。T3、T4时段与T1、T2时段逻辑相同。

控制器通过FSK、ASK、PPM等脉冲调制技术，将用户的操作命令转换为频率或幅度特征不同的PWM波，控制H桥驱动电路和LC谐振电路将电磁信号发送给植入式医疗器械，实现程控数据的发送。如图3为FSK调制方式发送数据的波形，如图4为ASK调制方式发送数据的波形。

控制器通过发送与具有较大占空比特征的PWM波，控制H桥驱动电路和LC谐振电路将电磁能量发送给植入式医疗器械，实现无线充电功能。无线充电阶段的电磁波形如图5所示。

控制器通过合理安排充电波形和通信波形的时序，实现在体外程控的同时进行无线充电的技术，数据通信与无线充电同时工作的电磁波如图6所示。

信号提取电路与LC谐振电路相连，通过信号放大、滤波和比较，过滤出控制器发送的数据信号和植入式医疗器械响应的数据信号，传输给控制器进行解析，形成一个完整的无线数据通信链路。

控制器将解析到的数据通过总线传输给人机交互装置进行显示，形成一个完整的人机交互链路。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种具有无线充电功能的体外程控装置，包括人机交互装置、控制器、H桥驱动电路、LC谐振电路、信号提取电路，其特征在于：所述的人机交互装置与控制器相连，控制器与H桥驱动电路相连，H桥驱动电路与LC谐振电路相连，LC谐振电路与信号提取电路相连，信号提取电路与控制器相连。

2.如权利要求1所述的具有无线充电功能的体外程控装置，其特征在于：所述LC谐振电路由一个电感L1和一个电容C1串联谐振方式连接组成。

3.如权利要求1所述的具有无线充电功能的体外程控装置，其特征在于：所述H桥驱动电路由PMOS场效应管H1、PMOS场效应管H2、NMOS场效应管H3、NMOS场效应管H4组成，PMOS场效应管H1与NMOS场效应管H3连接，PMOS场效应管H2与NMOS场效应管H4连接，所述PMOS管H1上连接电流引线S1，NMOS管H4上连接电流引线S4，PMOS管H3上连接电流引线S3，NMOS管H2上连接电流引线S2。

4.如权利要求1所述的具有无线充电功能的体外程控装置，其特征在于：所述信号提取电路包括放大器U2A的输入负极端连接电阻R3的一端、电阻R4的一端，放大器U2A的输入正极端连接电阻R1的一端、电阻R2的一端，电阻R3的另一端连接二极管D3的阳极、二极管D2的阴极，二极管D3的阴极连接至电容C3的一端，电容C3的另一端连接至LC谐振电路的电容C1的一端，二极管D2的阳极连接电阻R1的另一端、二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接LC谐振电路的电容C1的另一端，电阻R2的另一端接地，电阻R4的另一端连接至放大器U2A的输出端、电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电阻R6的一端、电容C4的一端，电容C4的另一端接地，电阻R6的另一端连接至放大器U6B的输入正极端，放大器U6B的输出负极端连接电阻R7的一端、电阻R8的一端，电阻R7的另一端连接电源，电阻R8的另一端接地，放大器U6B的输出端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接电容C5的一端、控制器上的INPUT端，电容C5的另一端接地。

5.如权利要求1所述的具有无线充电功能的体外程控装置，其特征在于：所述控制器上PWM1端连接电流引线S1、PWM2端连接电流引线S2、PWM3端连接电流引线S3、PWM4端连接电流引线S4。