一种无线电能传输的可植入式左心室辅助系统

摘要

本发明公开了一种无线电能传输的可植入式左心室辅助系统，包括体内模块和体外模块，体内模块与体外模块之间无任何传输线；所述的体外模块包括强电供电单元、供电端功率变换单元、谐振变换单元、松耦合变压器的原边线圈，供电端弱电供电单元、供电端控制器、开关管驱动单元、光耦隔离单元、电流采样单元、供电端信号调理单元、保护单元、电池状态显示模块以及用于接收电池状态信息的解调器；所述的体内模块包括松耦合变压器的副边线圈、受电端谐振变换单元、受电端功率变换单元及受电端控制器、电池充电管理模块、电池、调制器和血泵。本发明结构简单紧凑，体积小、重量轻，避免了在患者皮下钻导线孔。

主权项

一种无线电能传输的可植入式左心室辅助系统，包括体内模块和体外模块，其特征在于，体内模块与体外模块之间无任何传输线；所述的体外模块包括强电供电单元、供电端功率变换单元、谐振变换单元、松耦合变压器的原边线圈，供电端弱电供电单元、供电端控制器、开关管驱动单元、光耦隔离单元、电流采样单元、供电端信号调理单元、保护单元、电池状态显示模块以及用于接收电池状态信息的解调器；所述的体内模块包括松耦合变压器的副边线圈、受电端谐振变换单元、受电端功率变换单元及受电端控制器、电池充电管理模块、电池、调制器和血泵；强电供电单元的输出端分别与供电端功率变换单元、供电端弱电供电单元和保护单元相连；供电端功率变换单元分别与谐振变换单元的输入端、开关管驱动单元的输出端相连；谐振变换单元的输出端分别与松耦合变压器的原边线圈、解调器和电流采样单元相连；强电供电单元将市电整流为直流电，所述直流电具有母线电流和母线电压；强电供电单元分别将母线电流和母线电压输入至保护单元，并将产生的直流电分别输入至供电端功率变换单元和供电端弱电供电单元；供电端弱电供电单元将接收的直流电进行功率变换以便为光耦隔离单元、供电端控制器、保护单元、信号调理单元供电；供电端功率变换单元在开关管驱动单元的控制下将接收的直流电转换为高频交流电，并将所述高频交流电输入至谐振变换单元；谐振变换单元将接收的高频交流电进行调理获得功率因数更高的高频交流电，并将所述功率因数更高的高频交流电输入至松耦合变压器的原边线圈；松耦合变压器的原边线圈将接收的功率因数更高的高频交流电发送至松耦合变压器的副边线圈；电流采样单元将采集的所述功率因数更高的高频交流电的电流i_ac输入至信号调理单元，信号调理单元对电流i_ac进行调理后获得调理后的电流i_dc，调理后的电流i_dc输入至供电端控制器；供电端控制器根据所述调理后的电流i_dc输出用于调整开关管驱动单元的控制信号；保护单元根据所述母线电流、母线电压和直流电流i_dc输出保护信号至供电端控制器，供电端控制器根据所述保护信号确定是否对功率变换单元进行保护；供电端控制器输出的控制信号通过光耦隔离单元发送至开关管驱动单元；松耦合变压器的副边线圈将接收的电能发送至受电端谐振变换单元、受电端谐振变换单元进行无功功率补偿后发送至受电端功率变换单元，受电端功率变换单元进行电能变换后发送至受电端控制器；受电端控制器通过电池充电管理模块向电池充电，同时受电端控制器与血泵相连，以便控制血泵的运转；电池向血泵供电，血泵用于辅助心脏工作；电池输出的电池状态信息通过调制器调制后发送至受电端控制器，受电端控制器根据调制后的电池状态信息控制受电端功率变换单元使得受电端功率变换单元输出搭载电池状态信息的高频交变的电流，所述搭载电池状态信息的高频交变的电流通过受电端谐振变换单元和副边线圈发送至原边线圈，原边线圈与供电端谐振变换单元将接收的搭载电池状态信息的高频交变的电流发送至解调器，通过解调器进行解调获得解调后的电池状态信息，解调后的电池状态信息送入供电端控制器，通过供电端控制器控制电池状态显示模块显示电池状态信息，以便进行及时充电；所述用于调整开关管驱动单元的控制信号为PWM信号，所述受电端控制器根据调理后的电流i_dc输出用于调整开关管驱动单元的控制信号的方法如下：判断当前周期的i_dc是否大于前一周期的值；如果当前周期的i_dc大于前一周期的值时，判断当前频率是否大于前一个周期的频率，如果大于前一个周期的频率，则提高PWM信号的工作频率，如果小于前一个周期的频率，则降低PWM信号的工作频率；如果当前周期的i_dc小于前一周期的值时，判断当前频率是否大于前一个周期的频率，如果大于前一个周期的频率，则降低PWM信号的工作频率，如果小于前一个周期的频率，则提高PWM信号的工作频率。