專利名稱：一種為植入式傳感器供能裝置及植入式傳感器的接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療設(shè)備，特別涉及一種為植入式傳感器供能裝置及植入式傳感器的接收裝置。
背景技術(shù)：
2007年MIT的研究小組成功利用電磁共振在2m的距離點亮一只60w的燈泡，而傳輸效率高達(dá)40%。這項實驗利用的是在電磁感應(yīng)電能傳輸?shù)幕A(chǔ)上，再利用磁場耦合的原理遠(yuǎn)遠(yuǎn)提高傳輸效率和距離，這項被稱為witricity的技術(shù)在過去幾年已經(jīng)發(fā)展到民用。如圖1所示，圖中上面線圈X兩端加載電源Z，通電線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)下面線圈Y距離上面線圈X足夠近時磁場也通過下面線圈Y，這樣變化的磁場又在下面線圈Y產(chǎn)生電流這就是電磁感應(yīng)式無線電能傳輸?shù)脑恚绻@時兩個線圈工作在同一高頻條件下，兩個線圈間的磁感應(yīng)強度會大大提高，傳輸距離和效率也隨之增加。微電子技術(shù)、MEMS (Micro-electro Mechanical Systems)技術(shù)以及材料技術(shù)得到蓬勃的發(fā)展，生物遙測技術(shù)的成本大大降低，使其在醫(yī)療領(lǐng)域廣泛發(fā)展。通過對人體的長期定類監(jiān)測可以用于診斷和治療慢性病，也可以在擬人器官上帶來更好效果。在2001年，以色列GIVEN影像公司就推出了一種使用微型電池作為供電源的遙測系統(tǒng)——M2A膠囊式內(nèi)窺鏡，為治療人類的消化道疾病提出一種新方法。但這種技術(shù)隨日趨成熟，但卻限制于電池的壽命，常常需要再次外科手術(shù)更換裝置或在體外外接電源，顯然不適合當(dāng)今更加追求無痛化、微創(chuàng)化的醫(yī)療領(lǐng)域。這時無線電能傳輸技術(shù)成為這種醫(yī)療方法的重要問題，申請?zhí)枮?200710093224. 1，名稱為《用于植入式醫(yī)療設(shè)備的電磁感應(yīng)供能裝置》和申請?zhí)枮?200810036568. 3，名稱為《用于生物植入體的高效能無線供能裝置》的專利申請?zhí)岢龃殴舱袷今詈戏椒☉?yīng)用到醫(yī)用植入式傳感器上，既可以為體內(nèi)的傳感器源源不斷的補充電能，解決傳感器壽命問題，又因有其特定的工作頻率，不和其它電氣裝置發(fā)生耦合，大大增加植入式傳感器的安全性。現(xiàn)今無線電能傳輸裝置采用的發(fā)射和接收線圈都是傳統(tǒng)的矩形和圓形，但在實際應(yīng)用中這兩種線圈卻不是在每個領(lǐng)域都最具效率和最適合我們的，在給人體內(nèi)植入式傳感器供能方法中，如果再使用這種傳統(tǒng)線圈就沒有完全利用電磁感應(yīng)無線電能傳輸工作原理和特點。由于電磁感應(yīng)無線電能傳輸?shù)陌l(fā)射線圈是獨立工作的，無線供能的實質(zhì)是磁場的連接，這樣就可以同時給多個接收設(shè)備供能。這樣對圓形和矩形發(fā)射線圈進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)如果同時對多個植入式傳感器這種小型設(shè)備供能，整體工作效率不高而費用較高。而且對植入式傳感器這一小型設(shè)備供能時，因為傳感器是在人體內(nèi)的，所以接收部分的線圈是不可見和不時移動的這樣無法保證接收線圈與發(fā)射線圈在工作時保持最大的接收面積，大大影響傳輸效率，這也是亟待解決的重要問。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種為植入式傳感器供能裝置及植入式傳感器的接收裝置。本發(fā)明之供能裝置是由信號源和中心對稱的十角形發(fā)射線圈組成，信號源與中心對稱的十角形發(fā)射線圈有線連接，所述的信號源為信號發(fā)生器或射頻放大器。信號源產(chǎn)生的高頻信號以有線方式加載給中心對稱的十角形發(fā)射線圈，再以磁共振式無線電能傳輸方式傳輸給佩戴植入式傳感器的接收裝置的患者，本發(fā)明之供能裝置一次可以供給二十個植入式傳感器的接收裝置。本發(fā)明通過一種經(jīng)過Fourier變換的Biot_savart法則所得到的形函數(shù),計算中心對稱十角形線圈通電時產(chǎn)生的磁場強度的分布。計算結(jié)果是中心對稱的十角形發(fā)射線圈的中心位置場強最低，其它角位置場強都較高，即在A和B角位置磁感線密度較大，所以，佩植入式傳感器的接收裝置人員充電的具體座位是A和B位置各一人，一共二十個位置，且可以各自保持相對安全的距離。所述植入式傳感器的接收裝置是由接收線圈、信號調(diào)理和整流電路、傳感器部分、發(fā)射天線和生物外殼構(gòu)成，此接收裝置置于人體內(nèi)，接收線圈采用銀質(zhì)材料傳輸效率更高，接收的磁場轉(zhuǎn)換成電信號經(jīng)過信號調(diào)理和整流供傳感器部分和發(fā)射天線線使用，發(fā)射天線作用是將傳感器檢測的生理參數(shù)回傳給體外的數(shù)據(jù)接收設(shè)備。所述外殼內(nèi)的接收線圈以軸鉸接在外殼上，接收線圈能以軸為中心轉(zhuǎn)動，當(dāng)供能裝置工作時，由于產(chǎn)磁場使接收線圈和中心對稱的十角形發(fā)射線圈相互作用，例如圖中接收線圈在C位置不是與發(fā)射線圈平行位置，所受作用力不均，從而接收線圈被動的翻轉(zhuǎn)到D位置。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明之供能裝置可以同時高效的為多個已植入體內(nèi)相匹配的傳感器設(shè)備進(jìn)行無線供能。本發(fā)明之供能裝置相對于現(xiàn)有線圈，節(jié)省空間，經(jīng)濟實用，而且使傳感器攜帶者之間保持足夠的安全距離，避免互相干擾。本發(fā)明之植入式傳感器的接收裝置的接收線圈自由轉(zhuǎn)動。由于發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場會和接收端線圈有相互作用力，如果接收線圈有一定自由度，接收線圈在工作時受力不均，就會被動的和發(fā)射線圈保持平行，又接收線圈采用銀質(zhì)材料減小內(nèi)阻，這樣可以保證接收效率的最大化。


圖1是無線電能傳輸工作原理示意圖。圖2是本發(fā)明之供能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明之供能裝置的中心對稱的十角形發(fā)射線圈示意圖。圖4、圖5是本發(fā)明之植入式傳感器的接收裝置示意圖。
具體實施例方式請參閱圖2和圖3所示，本發(fā)明之供能裝置是由信號源I和中心對稱的十角形發(fā)射線圈2組成，信號源I與中心對稱的十角形發(fā)射線圈2有線連接，所述的信號源為信號發(fā)生器或射頻放大器。信號源I產(chǎn)生的高頻信號以有線方式加載給中心對稱的十角形發(fā)射線圈2，再以磁共振式無線電能傳輸方式傳輸給佩戴植入式傳感器的接收裝置的患者，本發(fā)明之供能裝置一次可以供給二十個植入式傳感器的接收裝置。本發(fā)明通過一種經(jīng)過Fourier變換的Biot_savart法則所得到的形函數(shù),計算中心對稱十角形線圈2通電時產(chǎn)生的磁場強度的分布。計算結(jié)果是中心對稱的十角形發(fā)射線圈2的中心位置場強最低，其它角位置場強都較高，即在A、B等類似角位置磁感線密度較大，如圖3所示。所以，佩戴植入式傳感器的接收裝置人員充電的具體座位是A和B位置各一人，一共二十個位置，且可以各自保持相對安全的距離。如圖4和圖5所示，植入式傳感器的接收裝置E是由接收線圈3、信號調(diào)理和整流電路4、傳感器部分5、發(fā)射天線6和生物外殼7構(gòu)成，此接收裝置置于人體內(nèi)，接收線圈3采用銀質(zhì)材料傳輸效率更高，接收的磁場轉(zhuǎn)換成電信號經(jīng)過信號調(diào)理和整流供傳感器部分5和發(fā)射天線6線使用，發(fā)射天線6作用是將傳感器檢測的生理參數(shù)回傳給體外的數(shù)據(jù)接收設(shè)備。所述外殼7內(nèi)的接收線圈3以軸鉸接在外殼7上，接收線圈3能以軸為中心轉(zhuǎn)動，當(dāng)供能裝置工作時，由于產(chǎn)磁場使接收線圈3和中心對稱的十角形發(fā)射線圈2相互作用，例如圖中接收線圈3在C位置不是與發(fā)射線圈平行位置，所受作用力不均，從而接收線圈3被動的翻轉(zhuǎn)到D位置。
權(quán)利要求
1.一種為植入式傳感器供能裝置，其特征在于:是由信號源(1)和中心對稱的十角形發(fā)射線圈(2)組成，信號源(1)與中心對稱的十角形發(fā)射線圈(2)有線連接，所述的信號源為信號發(fā)生器或射頻放大器；信號源(1)產(chǎn)生的高頻信號以有線方式加載給中心對稱的十角形發(fā)射線圈(2)，再以磁共振式無線電能傳輸方式傳輸給佩戴植入式傳感器的接收裝置的患者；佩戴植入式傳感器的接收裝置人員充電的具體座位是(A)和(B)位置。
2.一種植入式傳感器的接收裝置，是由接收線圈(3)、信號調(diào)理和整流電路(4)、傳感器部分(5)、發(fā)射天線(6)和生物外殼(7)構(gòu)成，其特征在于:所述外殼(7)內(nèi)的接收線圈(3)以軸鉸接在外殼(7)上，接收線圈(3)能以軸為中心轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán) 利要求2所述的一種植入式傳感器的接收裝置，其特征在于:所述接收線圈(3)采用銀質(zhì) 材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種為植入式傳感器供能裝置及植入式傳感器的接收裝置，供能裝置是由信號源和中心對稱的十角形發(fā)射線圈組成，信號源與中心對稱的十角形發(fā)射線圈有線連接，所述的信號源為信號發(fā)生器或射頻放大器，信號源產(chǎn)生的高頻信號以有線方式加載給中心對稱的十角形發(fā)射線圈，再以磁共振式無線電能傳輸方式傳輸給佩戴植入式傳感器的接收裝置的患者，本發(fā)明之供能裝置一次可以供給二十個植入式傳感器的接收裝置；所述接收裝置是由接收線圈、信號調(diào)理和整流電路、傳感器部分、發(fā)射天線和生物外殼構(gòu)成，外殼內(nèi)的接收線圈以軸鉸接在外殼上，接收線圈能以軸為中心轉(zhuǎn)動，當(dāng)供能裝置工作時，由于產(chǎn)磁場使接收線圈和中心對稱的十角形發(fā)射線圈相互作用，就會被動的和發(fā)射線圈保持平行，保證接收效率的最大化。
文檔編號H02J17/00GK103078413SQ20121057446
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者江虹, 朱小寧, 韓順杰, 付虹, 李磊 申請人:長春工業(yè)大學(xué)