CN201717673U - 一种加载无线控制信号的无线能量传输装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种加载无线控制信号的无线能量传输装置，包括用于实现能量的发送与控制信号的调制的体外模块和用于实现能量的接收与信号的解调体内模块，所述体外模块和体内模块通过各自的谐振器进行无线控制信号和无线能量的传输。本实用新型以无线的方式为植入生物体内的微型生物医疗探测器提供能量，并且能从外部加载控制信号，实现对生物体内微型医疗探测器的控制，可直接应用于植入式微型生物医疗设备领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物体内探测器的能量传输装置，具体涉及一种能加载控制信号的无线能量传输装置。
背景技术
近几年，应用于植入生物体内的微型生物医疗探测器的生物医用芯片有了很大的发展，能探测的生物信号越来越多，所检查的生物管道越来越小，但生物芯片的供电问题和如何实现从外部控制生物体内探测器的探测活动一直制约着它的进一步发展。如探测消化道的胶囊内窥镜的体积主要就是电池的体积，而且它的运动也是在肠道蠕动下的被动运动，无法定位在可能病变的位置做进一步的观察。2004年的欧洲技术报告(EURON-Technology Roadmaps)更是认为“如果医生不能控制胶囊诊疗仪停留在体内，回退，以及转动摄像头，诊断将是无效的。”可见，如果能够解决植入式微型生物医疗设备的供电问题，以及具有一种方式能够实现从外部对生物体内的微型医疗探测器的生物信号探测活动进行控制，将极大的提高微型生物医疗设备的诊疗能力和效率。传统的植入体内的医疗设备的探头和处理芯片都是使用电池供电，需要经常取出来更换，为被测生物体带来极大的不方便。而对体内生物信号检测的控制信号一般是由体外通过导线连接传输至体内的，大量的导线连接限制了被测生物体的活动自由。
发明内容
为了弥补上述传统植入式微型医疗设备的供电和控制信号传输的缺陷，本实用新型提供一种加载无线控制信号的无线能量传输装置，本实用新型为植入式微型生物医疗设备体内探测器提供能量的同时，能将控制信号用相位调制的方式加载在能量通道上无线传送至体内，实现对体内探测器探测活动的控制。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：
一种加载无线控制信号的无线能量传输装置，包括用于实现能量的发送与控制信号的调制的体外模块和用于实现能量的接收与信号的解调体内模块，所述体外模块和体内模块通过各自的谐振器进行无线控制信号和无线能量的传输。
上述的加载无线控制信号的无线能量传输装置中，所述体外模块包括稳压电路、载波产生电路、调制电路、功率放大电路和发射端谐振器，直流电源接稳压电路的输入端和功率放大电路的电源端，稳压电路输出端分别与载波产生电路、调制电路连接，载波产生电路的两个互为反相的载波输出端与调制电路的载波输入端连接，调制电路的控制信号输入端与外部控制信号连接，调制电路的输出端与功率放大电路的输入端连接，功率放大电路的输出端连接到发射端谐振器。
上述的加载无线控制信号的无线能量传输装置中，所述发射端谐振器由发送线圈与电容构成。
上述的加载无线控制信号的无线能量传输装置中，所述调制电路由一个二路选择器构成。
上述的加载无线控制信号的无线能量传输装置中，所述体内模块包括接收端谐振器、整流滤波电路、稳压电路、波形变换电路、解调电路，接收端谐振器接收的交流电信号一路经过整流滤波电路与体内稳压电路连接，另一路经过波形变换电路与解调电路连接，体内稳压电路输出端与生物体内探测器的电源端、解调电路的电源端及波形变换电路的电源端连接，为这三个模块提供稳定的直流电源电压，解调电路输出的控制信号与生物体内的探测器连接控制生物体内的探测活动。
上述的加载无线控制信号的无线能量传输装置中，所述接收端谐振器为由接收线圈与电容构成的并联谐振结构。
上述的加载无线控制信号的无线能量传输装置中，所述解调电路为由二倍频电路、锁相环、二分频电路、二输入异或门及低通滤波器构成。带有控制信号的载波一路连接到二输入异或门的一端，另一路连接到二倍频电路，通过二倍频电路、锁相环、二分频电路恢复出参考时钟连接到二输入异或门的另一端，异或门的输出端连接低通滤波器，从而解调出所加载的控制信号。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和效果：本实用新型的加载无线控制信号的无线能量传输装置结构简单，使用同一个无线通道为植入式微型生物医疗设备体内探测器提供能量和控制信号。该装置以无线的方式为植入生物体内的微型生物医疗探测器提供能量，并且能从外部加载控制信号，实现对生物体内微型医疗探测器的控制。本实用新型能直接应用于植入式微型生物医疗设备领域。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种加载无线控制信号的无线能量传输***的整体框图。
图2为体外模块中调制电路的具体实现框图。
图3为体内模块中解调电路的具体实现框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施作进一步说明，但本实用新型的实施和保护范围不限于此。
本实用新型整体分为体外模块和体内模块两大部分。体外模块主要负责发送能量，同时用相位调制的方式，将外部的控制信号加载到载波中，伴随无线能量的发送过程一同发送到体内。利用电磁波耦合的方式，体内模块的接收端谐振器接收加载有控制信号的能量波，并经过整流滤波和稳压后转变为直流电压，为生物体内的微型生物医疗探头提供能量。同时，接收到的能量波的一部分经过波形变换电路变为方波信号后，输入到解调电路，从而解调出所加载的控制信号，实现对体内探头的探测控制。
如图1所示，模块由外部提供9V的直流工作电压，这一工作电压一部分直接供电给功率放大电路，另一部分输入到稳压电路中，由稳压电路输出更为稳定的直流电压供载波产生电路和调制电路使用。载波产生电路产生两个互为反相的频率为3.5795MHz的方波信号作为调制电路的载波信号。外部提供的控制信号直接输入到调制电路中，采用相位调制的方式对载波进行调制。被调制后的载波信号输入功率放大电路放大，然后输入发送端谐振器谐振产生电磁波发射出去。
体内模块的接收端谐振器通过电磁耦合方式接收到包含能量和控制信息的交流电信号。这一交流信号经过整流滤波电路后，变为直流电压，再经过体内稳压电路产生稳定的直流电压供体内微型生物医疗设备使用，实现无线能量传递。同时，接收端谐振器接收到的交流电信号经过波形变换电路和解调电路解调出控制信号，从而实现从外部对体内微型生物医疗设备的无线控制。
如图2所示为体外模块的调制电路。载波产生电路产生的两个互为反相的载波信号Q和 
作为调制电路的输入，输入到二路选择器(MUX)的输入端。外部控制信号通过二路选择器选择这两路互为反相的载波信号的通过与否，实现相位调制。
如图3所示为体内模块的解调电路。加载有控制信息的载波信号经过二倍频电路、锁相环和二分频电路首先恢复出参考时钟信号，再将恢复出的参考时钟信号和加载有控制信息的载波信号一起输入到一个二输入异或门，这两个信号经过异或运算后即解调出从外部加载的控制信号。为了滤除解调过程中产生的毛刺，该解调信号经过一个低通滤波器滤波后作为调制电路的输出。
本实用新型的总体工作过程如下：体外模块实现能量的发送与控制信号的调制。首先使用载波产生电路产生两路互为反相的载波，由二路选择器实现外部控制信号对此两路载波的选择，实现相位调制。调制信号输入功率放大电路进行放大后，连接到发射端谐振器谐振，从而发送出能量。体内模块实现能量的接收与信号的解调。体内的能量接收线圈与电容构成并联谐振结构，在接收到体外发送的能量后，就会发生谐振，产生出与载波同频率的交流电信号，交流电信号经过整流滤波电路，转变为直流电，再经过稳压电路产生出稳定的直流电压为体内电路供电，实现能量的接收；同时，接收到的交流电信号经过波形变换电路变为方波信号，再输入到解调电路中，解调出在体外加载的控制信号，实现了信号的解调。
Claims (7)
1.一种加载无线控制信号的无线能量传输装置，其特征在于包括用于实现能量的发送与控制信号的调制的体外模块和用于实现能量的接收与信号的解调体内模块，所述体外模块和体内模块通过各自的谐振器进行无线控制信号和无线能量的传输。
2.根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于所述体外模块包括稳压电路、载波产生电路、调制电路、功率放大电路和发射端谐振器，外部直流电源接稳压电路的输入端和功率放大电路的电源端，稳压电路输出端分别与载波产生电路、调制电路连接，载波产生电路的两个互为反相的载波输出端与调制电路的输入端连接，调制电路的控制端与外部控制信号连接，调制电路的输出端与功率放大电路的输入端连接，功率放大电路的输出端与发射端谐振器连接。
3.根据权利要求2所述的无线能量传输装置，其特征在于所述发射端谐振器由发送线圈与电容构成。
4.根据权利要求2所述的无线能量传输装置，其特征在于所述调制电路由一个二路选择器组成。
5.根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于所述体内模块包括接收端谐振器、整流滤波电路、稳压电路、波形变换电路和解调电路，接收端谐振器通过电磁场耦合接收交流电信号，一路经过整流滤波电路与稳压电路连接，另一路经过波形变换电路与解调电路连接，稳压电路的输出与生物体内的探测器、解调电路及波形变换电路连接，解调电路输出的控制信号与生物体内的探测器连接控制生物体内的探测活动。
6.根据权利要求5所述的无线能量传输装置，其特征在于所述接收端谐振器为由接收线圈与电容构成的并联谐振结构。
7.根据权利要求5所述的无线能量传输装置，其特征在于所述解调电路由二倍频电路、锁相环、二分频电路、二输入异或门、低通滤波器组成，加载有控制信号的载波输入到解调电路内，一路连接到二输入异或门的一端，另一路连接到二倍频电路的输入端，通过二倍频电路、锁相环、二分频电路恢复出参考时钟连接到二输入异或门的另一端，异或门的输出经过低通滤波电路后输出解调的控制信号。
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