CN104795905B - 用于人工******的无线能量传输装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于人工******的无线能量传输装置，其特征在于，包括：位于体外的无线能量发射模块和位于体内的带有无线能量接收模块的***执行模块，其中：无线能量发射模块包括逆变电路及能量发射线圈，无线能量接收模块包括能量接收线圈、补偿电容和整流滤波电路。本发明能够在一定程度上降低线圈之间的磁阻，提高能量传输的效率。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种医疗设备领域的技术，具体是一种用于人工******的无线能量传输装置。
背景技术
***失禁是临床上常见的病症，主要由盆底功能障碍、直肠癌、外伤和产妇分娩等疾病引起。这种病症虽不致命，但却给患者带来生活不便和身心痛苦。据资料统计，***失禁病症在成年人中的发病率高达2％，且呈老年化趋向。在***失禁涉及的各个领域中，结直肠癌术后出现***失禁的情况居多，而结直肠癌在全球的发病率也呈上升趋势。据2012年统计文献估计，我国结直肠癌发病数达17.2万。因而，***失禁的患病率也随之攀升，影响范围和程度不容低估。
随着医学和科技的发展，人们不断探索利用人工特殊装置来模拟正常******肌群的功能，以替代病变器官，减轻患者痛苦，提高抑便效果。国外在临床上已经将人工******应用于外科手术，并且效果良好，但是能量供给一直是上述设备“瓶颈”，早期体外拖缆式供电方式因术后的高感染率和并发症已被淘汰，传统电池供电也因体积大寿命短而无法得到广泛应用。随着经皮能量传输(transcutaneous energy transfer，TET)技术的不断发展，基于TET的充电电池供电成为此类设备的最佳选择，其安全性和便捷性不言而喻。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN104201788A，公开日2014‐12‐10，公开了一种适用于金属管道探测微机器人无线供能方法，其无线供能模块主要包括接收天线和整流电路。该***利用波导传输机理，接收天线用于接收微波能量并传输至整流电路，由整流电路将微波能量转换为直流电，以达到向微机器人供电的目的。但是该***所涉及的能量接收模块体积大，参数调节复杂，且无法保证人体电磁安全性，不适用于植入式人工******的供电方式。
中国专利文献号CN103683434A，公开日2014‐03‐26，公开了一种应用于人工******执行模块的基于经皮能量传输的无线体内充电***，包括：无线能量发射端和无线能量接收端，其中：所述的无线能量发射端包括逆变电路和发射线圈，无线能量接收端包括LC谐振回路、整流滤波电路和负载电路。但是该能量传输***采用的是单磁芯凸台形式，致使有较多的漏磁产生，耦合效率不理想，因此能量传输的效率不高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于人工******的无线能量传输装置，通过设计能量发射和接收线圈的磁芯耦合结构形式，减小了***的漏磁，提高了能量发射和接收线圈的耦合效率，进而提高了能量传输效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：位于体外的无线能量发射模块和位于体内的带有无线能量接收模块的***执行模块，其中：无线能量发射模块包括逆变电路及能量发射线圈，无线能量接收模块包括能量接收线圈、补偿电容和整流滤波电路。
所述的能量发射线圈与能量接收线圈正对设置。
所述的能量发射线圈和能量接收线圈均包括：铁氧体磁片衬底、导磁外缘、中心凸台以及环绕中心凸台外部的平面二维螺旋线圈。
所述的平面二维螺旋线圈为利兹线制成。
所述的能量发射线圈和能量接收线圈的导磁外缘的边缘均设有对应的弧角，该弧角呈互补关系。
所述的导磁外缘与中心凸台为一体式结构，通过模具将其与铁氧体磁片衬底铸成相应的固定形状。
所述的能量发射线圈的层数为2层，每层匝数为15匝，对应的能量接收线圈的层数为2层，每层匝数为22匝。
技术效果
与现有技术相比，本发明***装置结构小、质量轻。发射线圈和接收线圈同轴相对设置，由导磁外缘、气隙、磁片和中心凸台构成磁耦合回路。这种导磁边缘能聚集并引导磁感线，起到缩短发射线圈与接收线圈之间的磁感线路径的作用，提高磁通密度；同时，这种磁芯结构能够在一定程度上降低线圈之间的磁阻，提高能量传输的效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为能量发射接收线圈示意图。
图3为能量发射接收线圈磁感线分布图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例包括：位于体外的无线能量发射模块1和位于体内的带有无线能量接收模块2的***执行模块3，其中：无线能量发射模块包括逆变电路及能量发射线圈9，无线能量接收模块包括能量接收线圈10、补偿电容CS和整流滤波电路。
所述的能量发射线圈9与能量接收线圈10正对设置。
所述的***执行模块3中进一步设有：稳压电路和充电电路，该充电电路的输出端设有充电电池4。
如图2所示，所述的能量发射线圈9和能量接收线圈10均包括：导磁外缘5、中心凸台7、环绕中心凸台7外部的平面二维螺旋线圈6以及铁氧体磁片衬底8。
能量发射线圈9和能量接收线圈10的导磁外缘5的边缘均设有对应的弧角，该弧角大致呈互补关系。
所述的互补关系是指：能量发射线圈9的导磁边缘5弧线切线与水平面的夹角θ1与能量接收线圈10的导磁边缘5弧线切线与水平面的夹角θ2大致呈互补关系。
所述的能量发射线圈9与能量接收线圈10优选为以中心凸台7为轴的同轴相对设置。
所述的导磁外缘5与中心凸台7的所用的材料相同，优选均采用铁磁氧体，进一步优选为一体式结构，通过模具将其与铁氧体磁片衬底8铸成相应的固定形状。
如图3所示，所述的能量发射线圈9的层数为2层，每层匝数为15匝，线径以及内径均根据需要进行调整；对应的能量接收线圈10的层数为2层，每层匝数为22匝，线径以及内径均根据需要进行调整。
所述的能量发射线圈与能量接收线圈的铁氧体磁片衬底8厚度根据需要进行调整，磁片相对磁导率为2900。
所述的线圈导磁外缘的朝向曲率根据相对距离的不同而调整，使各线圈的导磁外缘朝向相互对应。从图中可以看出，由于导磁外缘的引导作用，线圈之间的磁通量增大。
Claims (1)
1.一种用于人工******的无线能量传输装置，其特征在于，包括：位于体外的无线能量发射模块和位于体内的带有无线能量接收模块的***执行模块，其中：无线能量发射模块包括逆变电路及能量发射线圈，无线能量接收模块包括能量接收线圈、补偿电容和整流滤波电路；所述的能量发射线圈与能量接收线圈正对设置；
所述的能量发射线圈和能量接收线圈均包括：铁氧体磁片衬底、导磁外缘、中心凸台、环绕中心凸台外部的平面二维螺旋线圈，其中：能量发射线圈与能量接收线圈以中心凸台为轴的同轴相对设置，导磁外缘与中心凸台为一体式结构，通过模具将其与铁氧体磁片衬底铸成相应的固定形状，且导磁外缘的边缘均设有对应的弧角，该弧角呈互补关系，即能量发射线圈的导磁边缘弧线切线与水平面的夹角θ1与能量接收线圈的导磁边缘弧线切线与水平面的夹角θ2呈互补关系；
所述的***执行模块中设有：稳压电路和充电电路，该充电电路的输出端设有充电电池；
所述的能量发射线圈的层数为2层，每层匝数为15匝，对应的能量接收线圈的层数为2层，每层匝数为22匝；
所述的能量发射线圈与能量接收线圈的铁氧体磁片的相对磁导率为2900。
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