一种应用于人体植入式设备的超声耦合无线充电系统 .pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN110011431A

(43)申请公布日2019.07.12

(21)申请号CN201910350259.1

(22)申请日2019.04.28

(71)申请人辽宁工程技术大学

地址123000辽宁省阜新市细河区中华路47号

(72)发明人闫孝姮朱正印陈伟华刘昕明李逃昌柳云龙

(74)专利代理机构北京华夏正合知识产权代理事务所(普通合伙)

代理人陈晓宁

(51)Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种应用于人体植入式设备的超声

耦合无线充电系统

(57)摘要

本发明公开了一种应用于人体植入

式设备的超声耦合无线充电系统，包括发

射端电源管理模块、发射端阻抗匹配模

块、超声发射模块、超声接收模块、接收

端阻抗匹配模块、接收端电池管理模块、

植入式电池、接收端通信模块和发射端通

信模块。本发明采用超声波耦合无线电能

传输方式为植入式设备供电，减少了其他

方式为人体植入式设备使用者带来的痛苦

和危害，更便捷和更安全。采用阻抗匹配

技术，降低负载电池阻抗变化对系统能量

传输效果的影响，提高了系统能量传输的

稳定性，对充电电池进行管理，实时采集

电池电量信息，缩短了整个系统的充电时

间，进一步减轻了因超声长时间工作对人

体造成的潜在危害，保证电池处于正常的

电能状态，延长电池的使用寿命。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种应用于人体植入式设备的超声耦合无线充电系统,其特征在于,包括:

发射端电源管理模块,位于人体外部并用于接收位于人体内部的接收端电池管理模

块反映的电池状态信息并进行整理分析,决定是否对植入式设备的电池进行充电;

发射端阻抗匹配模块,位于人体外部并与所述发射端电源管理模块连接,用于使系统

阻抗处于纯阻性阻抗状态,保证系统电能的有效传输;

超声发射模块,位于人体外部并与所述发射端阻抗匹配模块连接,用于将电能转换为

超声能并穿过人体组织进行无线能量传输;

超声接收模块,位于人体内部并用于将接收到的所述超声发射模块转换成的超声能

转换成电能;

接收端阻抗匹配模块,位于人体内部并与所述发射端阻抗匹配模块配合,用于使系统

阻抗处于纯阻性阻抗状态,保证系统电能的有效传输;

接收端电池管理模块,位于人体内部并与所述接收端阻抗匹配模块连接,用于将采集

到的植入式电池信息发送到人体外的所述发射端电源管理模块。

2.如权利要求1所述的应用于人体植入式设备的超声耦合无线充电系统,其特征在于,

所述发射端电源管理模块包括:

功放电路,用于将普通的工频交流电转换成满足压电换能器进行正常能量转换工作

的电压和电流;

开关电路,用于根据主控CPU单元发出的指令作用于开关,通过开关的开通和关断实

现对所述功放电路工作状态的切换;

通信接口,用于将收集到的信息传入主控CPU单元;

主控CPU单元,用于将接收到的位于人体内部的接收端电池管理模块反映的电池状

态信息进行整理分析,决定是否对植入式设备的电池进行充电,并作用于所述开关电

路。

3.如权利要求1所述的应用于人体植入式设备的超声耦合无线充电系统,其特征在于,

所述接收端电池管理模块包括:

电能转换电路,用于将高频交流电转换成可供电池充电的稳定直流电;

电池检测电路,用于实时采集植入式电池的状态信息并转入CPU控制单元;

CPU控制单元,用于将采集到的植入式电池的状态信息通过通信接口发送至发射端

电源管理模块;

通信接口,用于保持所述CPU控制单元和发射端电源管理模块之间的连通。

4.如权利要求1所述的应用于人体植入式设备的超声耦合无线充电系统,其特征在于,

所述超声发射模块和超声接收模块均采用工作频率在20kHz到50kHz之间的压电

换能器。

5.如权利要求1所述的应用于人体植入式设备的