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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201510467374.9 (22)申请日 2015.08.03 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 105148402 A (43)申请公布日 2015.12.16 (73)专利权人 北京品驰医疗设备有限公司 地址 102200 北京市昌平区南邵镇兴昌路1 号1幢5层 (72)发明人 不公告发明人 (51)Int.Cl. A61N 1/36(2006.01) (56)对比文件 CN 101980412 A,2011.02.23, WO 2009/055579 A1。
2、,2009.04.30, CN 1874048 A,2006.12.06, CN 102013717 A,2011.04.13, US 6553263 B1,2003.04.22, CN 103501037 A,2014.01.08, US 2005/0075694 A1,2005.04.07, 审查员 杨林靖 (54)发明名称 具有保护和限制功能的充电式植入医疗装 置 (57)摘要 本发明提供了一种具有保护和限制功能的 充电式植入医疗装置， 属于植入式医疗仪器技术 领域。 该充电式植入医疗装置包含保护和限制两 种功能， 保护功能包括： 植入可充电电池温度保 护， 植入钛壳温度保护， 电池保护。
3、电路， 体外充电 线圈温度保护； 限制功能包括： 体内接收功率限 制， 磁感应强度限制， 充电效率限制和体外发射 功率限制。 植入可充电电池保护电路在下述可能 对电池造成损坏的情况下全面保护： 过压、 欠压、 过流和负载短路。 本发明具有全面保护充电式植 入医疗装置热安全， 电池安全和电磁安全的特 点。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 105148402 B 2018.03.20 CN 105148402 B 1.一种充电式植入医疗装置， 包括体外部分和体内部分， 在充电过程中， 所述体外部分 利用电磁场向所述体内部分传递能量， 其特征在于： 所述植入医疗装置包括保护功能部和限制功。
4、能部； 所述保护功能部包括植入可充电电池温度保护部、 电池保护电路、 外壳温度保护部和 体外充电线圈温度保护部； 所述限制功能部包括体内接收功率限制部、 磁感应强度限制部、 充电效率限制部和体 外发射功率限制部； 所述植入可充电电池温度保护部包括电池温度采样部、 第一比较保护部和电池温度反 馈部； 可充电电池的输出端与所述电池温度采样部的输入端相连， 电池温度采样部的输出 端与所述第一比较保护部的输入相连， 第一比较保护部的输出与体内部分的充电控制部的 输入端相连， 充电控制部的输出与所述体内部分的体内通信电路的输入相连， 经过经皮无 线通信， 体内通信电路的输出与所述体外部分的体外通信电路的。
5、输入端相连， 体外通信电 路的输出与电池温度反馈部的输入端相连， 电池温度反馈部的输出端与能量发射电路的输 入端相连； 当可充电电池的电池温度采样结果超过第一比较保护部设定的温度最大值， 充 电控制电路直接切断体内充电电路连接， 停止充电过程， 然后通过体内通信电路和体外通 信电路将电池温度传递到体外， 对能量发射电路进行调整。 2.根据权利要求1所述的植入医疗装置， 其特征在于， 所述外壳温度保护部包括外壳温 度采样部、 第二比较保护部； 所述外壳温度采样部的输出端与第二比较保护部的输入端相 连， 第二比较保护部的输出端与充电控制部的输入相连， 充电控制部的输出端与体内通信 电路的输入端相连。
6、， 经过经皮无线通信， 体内通信电路的输出与体外通信电路的输入相连， 体外通信电路的输出端与外壳温度反馈部的输入端相连， 外壳温度反馈部的输出端与能量 发射电路的输入端相连； 当外壳温度采样结果超过第二比较保护部设定的温度最大值， 充 电控制电路直接切断体内充电电路连接， 停止充电过程， 然后通过体内通信电路和体外通 信电路将外壳温度传递到体外对能量发射电路进行调整。 3.根据权利要求1所述的植入医疗装置， 其特征在于， 体内部分的可充电电池与所述电 池保护电路、 充电电路/用电电路依次串联相连； 所述可充电电池的输出端与保险丝的输入 端相连， 保险丝的输出端与充电开关管的输入端相连， 充电开。
7、关管的输出端与放电开关管 的输入端相连， 放电开关管的输出端与并联连接的电阻和切换开关管的输入端相连， 并联 连接的电阻和切换开关管的输出与充电电路/用电电路的输入端相连； 放电开关管的控制 端与并联相连的放电过电流检测电路、 放电过电压检测电路和负载短路检测部相连； 当放 电过电流， 放电过电压或者负载短路任何一路检测值超出预定值， 与之相连的放电开关管 断开， 停止放电过程； 充电开关管的控制端与并联相连的充电过电压检测电路和充电过电 流检测相连， 当充电过电压或者充电过电流任何一路检测值超出预定值， 与之相连的充电 开关管断开， 停止充电过程。 4.根据权利要求1所述的植入医疗装置， 其。
8、特征在于， 所述体外充电线圈温度保护部包 括体外充电线圈温度采样部、 第三比较保护部； 所述体外充电线圈温度采样部的输出端与 第三比较保护部的输入端相连， 第三比较保护部的输出端与能量发射电路的输入端相连； 当所述体外充电线圈的温度超过所述第三比较保护部设定的温度最大值， 调整能量发射电 路的发射强度。 权利要求书 1/2 页 2 CN 105148402 B 2 5.根据权利要求1所述的植入医疗装置， 其特征在于， 所述体内接收功率限制部包括体 内接受功率采样部、 体内接收功率反馈部； 所述体内部分的整流滤波电路的输出端连接体 内接收功率采样部的输入端， 体内接收功率采样部的输出端与体内通信。
9、电路的输入端相 连， 经过经皮无线通信， 体内通信电路的输出与体外通信电路的输入相连， 体外通信电路的 输出端与体内接收功率反馈部的输入端相连， 体内接收功率反馈部的输出端与第一比较限 制部的输入端相连， 第一比较限制部的输出端与能量发射电路的输入端相连； 当体内接收 功率反馈部的输出值大于第一比较限制部的限制值， 调整能量发射电路的发射强度， 从而 降低整流滤波电路接收到的体内接收功率。 6.根据权利要求1所述的植入医疗装置， 其特征在于， 所述磁感应强度限制部利用体内 部分的能量接收线圈作为磁感应强度传感线圈， 其输出端连接磁感应强度采样部的输入 端， 磁感应强度采样部的输出端与体内通信电。
10、路的输入端相连， 经过经皮无线通信， 体内通 信电路的输出端与体外通信电路的输入端相连， 体外通信电路的输出端与磁感应强度反馈 部相连， 磁感应强度反馈部的输出端与第二比较限制部的输入端相连， 第二比较限制部的 输出端与能量发射电路的输入端相连； 当磁感应强度反馈部的输出值大于第二比较限制部 的限制值， 调整能量发射电路的发射强度， 从而降低体内能量接收线圈接收到的磁感应强 度。 7.根据权利要求1所述的植入医疗装置， 其特征在于， 所述充电效率限制部包括体外发 生功率采样部； 所述体外部分的能量发射电路的输出端连接体外发射功率采样部的输入 端， 体外发射功率采样部的输出端与充电效率计算部的正。
11、极输入端相连； 无线能量接收电 路的输出端连接充电接收功率采样部的输入端， 充电接收功率采样部的输出端与体内通信 电路的输入端相连， 经过经皮无线通信， 体内通信电路的输出端与体外通信电路的输入端 相连， 体外通信电路的输出端与充电接收功率反馈部的输入端相连， 充电接收功率反馈部 的输出端与充电效率计算部的负极输入端相连； 充电效率计算部的输出端与第三比较限制 部的输入端相连， 第三比较限制部的输出端与对位调整部的输入端相连， 对位调整部的输 出与能量发射电路的输入端相连； 通过体外发射功率采样部和体内充电接收功率反馈部的 输出计算获得充电效率实时反馈值， 当充电效率大于第三比较限制部的限制值。
12、， 通过对位 调整部调整体内外线圈的对位关系和调整能量发射电路的体外能量发射强度。 8.根据权利要求1所述的植入医疗装置， 其特征在于， 体外发射功率限制部包括体外发 生功率采样部； 体内能量发射电路的输出连接体外发射功率采样部的输入端， 体外发射功率采样部的 输出端与第四比较限制部的输入端相连， 第四比较限制部的输出端与能量发射电路的输入 端相连； 当体外发射功率采样部的输出值大于第四比较限制部的限制值， 调整能量发射电 路的发射强度。 9.根据权利要求1-8中任一项所述的植入医疗装置， 其特征在于， 所述外壳为钛外壳。 权利要求书 2/2 页 3 CN 105148402 B 3 具有保护。
13、和限制功能的充电式植入医疗装置 技术领域 0001 本发明涉及用于植入式医疗仪器的具有保护和限制功能的充电式植入医疗装置， 属于植入式医疗仪器技术领域。 背景技术 0002 近年来， 随着无线技术和锂充电电池技术的发展， 可充电的植入式医疗仪器产品 已经成为发展的主流趋势。 植入式医疗仪器植入患者体内， 需要采用经皮无线充电方式， 该 充电方式一般基于电磁耦合原理， 利用电磁场穿透人体皮肤向植入式医疗仪器传递能量。 0003 植入式医疗仪器一般使用具有生物相容性的金属钛密封， 由于电磁耦合过程中钛 外壳存在涡流效应等影响， 易引发充电过程中植入式医疗仪器发热问题。 同时， 充电过程中 很难对植。
14、入体内的钛外壳内部的耦合线圈准确对位， 存在由于体内外耦合线圈对位位置过 偏或充电对位时间过长引起体内植入式医疗仪器发热增加的问题。 金属介质， 对位位置， 不 同充电阶段充电功率变化以及体内能量接收线圈体积受限带来的发热问题是影响可充电 植入式医疗仪器安全性的核心问题。 2012年FDA网站显示有这类产品烫伤引发的大规模召 回。 闭环长距离充电专利WO2009/055579A1， 对体内过热通过体内外通信传递到体外的方式 进行保护， 但是， 并未对充电电池温度和植入钛壳温度实施体内硬件即时保护， 也未能通过 对体内接收功率和体外发射功率进行最大值限 制来有效控制体内植入物发热。 US7225。
15、032B2也未对热安全性给出全面的保护方案。 0004 植入可充电电池与一般锂离子电池相比， 电池壳是钛或钛合金等材料。 锂离子电 池具有优异的性能， 然而要避免过充和过放。 如果严重过充发生， 锂离子电池可能会热失 控， 导致电池泄露等发生。 如果锂离子电池过放， 可能导致电池内部短路， 以及可能的热失 控。 因此， 电池安全保护是必要的。 对植入可充电电池保护， US6553263B1给出了一种电池保 护方案， 但未给出电池放电电流保护恢复和负载短路电流保护恢复情况下， 满足自恢复阻 抗条件的解决方案。 0005 为了保证充电过程中RF能量对人体组织的安全性， 国际专利申请WO2009/ 。
16、055579A1采用体外专门磁感应强度传感线圈传感， 增加了系统的体积和复杂度。 发明内容 0006 针对现有技术的不足， 本发明的目的是提供一种具有保护和限制功能的充电式植 入医疗装置， 对充电式植入医疗装置在热安全， 电池安全和电磁安全方面实施全面保护， 以 保证充电式植入医疗装置的安全性。 0007 为了实现上述发明目的， 本发明采用如下的技术方案： 0008 一种充电式植入医疗装置， 包括体外部分和体内部分， 在充电过程中， 所述体外部 分利用电磁场向所述体内部分传递能量， 其特征在于： 0009 所述植入医疗装置包括保护功能部和限制功能部； 0010 所述保护功能部包括植入可充电电池。
17、温度保护部、 电池保护电路、 外壳温度保护 说明书 1/7 页 4 CN 105148402 B 4 部和体外充电线圈温度保护部； 0011 所述限制功能部包括体内接收功率限制部、 磁感应强度限制部、 充电效率限制部 和体外发射功率限制部。 0012 优选地， 所述植入可充电电池温度保护部包括电池温度采样部、 第一比较保护部 和电池温度反馈部； 可充电电池的输出端与所述电池温度采样部的输入端相连， 电池温度 采样部的输出端与所述第一比较保护部的输入相连， 第一比较保护部的输出与体内部分的 充电控制部的输入端相连， 充电控制部的输出与所述体内部分的体内通信电路的输入相 连， 经过经皮无线通信， 。
18、体内通信电路的输出与所述体外部分的体外通信电路的输入端相 连， 体外通信电路的输出与电池温度反馈部的输入端相连， 电池温度反馈部的输出端与能 量发射电路的输入端相连； 当可充电电池的电池温度采样结果超过第一比较保护部设定的 温度最大值， 充电控制电路直接切断体内充电电路连接， 停止充电过程， 然后通过体内通信 电路和体外通信电路将电池温度传递到体外， 对能量发射电路进行调整。 0013 优选地， 所述外壳温度保护部包括外壳温度采样部、 第二比较保护部； 所述外壳温 度采样部的输出端与第二比较保护部的输入端相连， 第二比较保护部的输出端与充电控制 部的输入相连， 充电控制部的输出端与体内通信电路。
19、的输入端相连， 经过经皮无线通信， 体 内通信电路的输出与体外通信电路的输入相连， 体外通信电路的输出端与外壳温度反馈部 的输入端相连， 外壳温度反馈部的输出端与能量发射电路的输入端相连； 当外壳温度采样 结果超过第二比较保护部设定的温度最大值， 充电控制电路直接切断体内充电电路连接， 停止充电过程， 然后通过体内通信电路和体外通信电路将外壳温度传递到体外对能量发射 电路进行调整。 0014 优选地， 体内部分的可充电电池与所述电池保护电路、 充电电路/用电电路依次串 联相连； 所述可充电电池的输出端与保险丝的输入端相连， 保险丝的输出端与充电开关管 的输入端相连， 充电开关管的输出端与放电开。
20、关管的输入端相连， 放电开关管的输出端与 并联连接的电阻和切换开关管的输入端相连， 并联连接的电阻和切换开关管的输出与充电 电路/用电电路的输入端相连； 放电开关管的控制端与并联相连的放电过电流检测电路、 放 电过电压检测电路和负载短路检测部相连； 当放电过电流， 放电过电压或者负载短路任何 一路检测值超出预定值， 与之相连的放电开关管断开， 停止放电过程； 充电开关管的控制端 与并联相连的充电过电压检测电路和充电过电流检测相连， 当充电过电压或者充电过电流 任何一路检测值超出预定值， 与之相连的充电开关管断开， 停止充电过程。 0015 优选地， 所述体外充电线圈温度保护部包括体外充电线圈温。
21、度采样部、 第三比较 保护部； 所述体外充电线圈温度采样部的输出端与第三比较保护部的输入端相连， 第三比 较保护部的输出端与能量发射电路的输入端相连； 当所述体外充电线圈的温度超过所述第 三比较保护部设定的温度最大值， 调整能量发射电路的发射强度。 0016 优选地， 所述体内接收功率限制部包括体内接受功率采样部、 体内接收功率反馈 部； 所述体内部分的整流滤波电路的输出端连接体内接收功率采样部的输入端， 体内接收 功率采样部的输出端与体内通信电路的输入端相连， 经过经皮无线通信， 体内通信电路的 输出与体外通信电路的输入相连， 体外通信电路的输出端与体内接收功率反馈部的输入端 相连， 体内接。
22、收功率反馈部的输出端与第一比较限制部的输入端相连， 第一比较限制部的 输出端与能量发射电路的输入端相连； 当体内接收功率反馈部的输出值大于第一比较限制 说明书 2/7 页 5 CN 105148402 B 5 部的限制值， 调整能量发射电路的发射强度， 从而降低整流滤波电路接收到的体内接收功 率。 0017 优选地， 所述磁感应强度限制部利用体内部分的能量接收线圈作为磁感应强度传 感线圈， 其输出端连接磁感应强度采样部的输入端， 磁感应强度采样部的输出端与体内通 信电路的输入端相连， 经过经皮无线通信， 体内通信电路的输出端与体外通信电路的输入 端相连， 体外通信电路的输出端与磁感应强度反馈部。
23、相连， 磁感应强度反馈部的输出端与 第二比较限制部的输入端相连， 第二比较限制部的输出端与能量发射电路的输入端相连； 当磁感应强度反馈部的输出值大于第二比较限制部的限制值， 调整能量发射电路的发射强 度， 从而降低体内能量接收线圈接收到的磁感应强度。 0018 优选地， 所述充电效率限制部包括体外发生功率采样部； 所述体外部分的能量发 射电路的输出端连接体外发射功率采样部的输入端， 体外发射功率采样部的输出端与充电 效率计算部的正极输入端相连； 无线能量接收电路的输出端连接充电接收功率采样部的输 入端， 充电接收功率采样部的输出端与体内通信电路的输入端相连， 经过经皮无线通信， 体 内通信电路。
24、的输出端与体外通信电路的输入端相连， 体外通信电路的输出端与充电接收功 率反馈部的输入端相连， 充电接收功率反馈部的输出端与充电效率计算部的负极输入端相 连； 充电效率计算部的输出端与第三比较限制部的输入端相连， 第三比较限制部的输出端 与对位调整部的输入端相连， 对位调整部的输出与能量发射电路的输入端相连； 通过体外 发射功率采样部和体内充电接收功率反馈部的输出计算获得充电效率实时反馈值， 当充电 效率大于第三比较限制部的限制值， 通过对位调整部调整体内外线圈的对位关系和调整能 量发射电路的体外能量发射强度。 0019 优选地， 体外发射功率限制部包括体外发生功率采样部。 体内能量发射电路的。
25、输 出连接体外发射功率采样部的输入端， 体外发射功率采样部的输出端与第四比较限制部的 输入端相连， 第四比较限制部的输出端与能量发射电路的输入端相连； 当体外发射功率采 样部的输出值大于第四比较限制部的限制值， 调整能量发射电路的发射强度。 0020 优选地， 所述外壳为钛外壳。 0021 与现有技术相比， 本发明具有如下有益效果： 0022 （1） 对热安全性实时全面的保护方案。 该充电式植入医疗装置包含保护和限制两 种功能， 保护功能包括： 植入可充电电池温度保护， 植入钛壳温度保护， 电池保护电路， 体外 充电线圈温度保护； 限制功能包括： 体内接收功率限制， 磁感应强度限制， 充电效率。
26、限制和 体外发射功率限制。 其中， 植入可充电电池温度保护， 植入钛壳温度保护和电池保护电路， 在超保护限值时实施体内硬件实时保护， 直接断开体内电路连接， 保护更迅速有效。 其他保 护和限制措施， 通过调整体外发射功率来控制体内植入物发热。 0023 （2） 植入可充电电池保护方案。 体内植入可充电电池保护电路， 在过压 （充电过电 压） 、 欠压 （放电过电压） 、 过流 （放电过电流和充电过电流） 和负载短路等可能对电池造成损 坏的情况下， 全面保护植入电池。 且在电池过放电流保护和负载短路电流保护状态解除后 均能够恢复正常工作， 同时正常工作时功耗不受影响。 当电流非常大的情况下， 保。
27、险丝熔 断， 永久断开可充电电池和电路。 0024 （3） 电磁安全保护方案， 利用体内能量接收线圈作为传感线圈， 降低了系统的体积 和复杂度。 说明书 3/7 页 6 CN 105148402 B 6 0025 本发明具有全面保护充电式植入医疗装置热安全， 电池安全和电磁安全的特点。 附图说明 0026 图1 充电式植入医疗装置保护和限制功能示意图 0027 图2 保护和限制功能软件示意图 0028 图3 植入可充电电池保护示意图 0029 图4 植入可充电电池和钛壳温度保护示意图 0030 图5 体外耦合线圈温度保护示意图。 具体实施方式 0031 下面结合附图对本发明的具有保护和限制功能。
28、的充电式植入医疗装置的实施方 式做出详细说明。 提供一种具有保护和限制功能的充电式植入医疗装置， 对充电式植入医 疗装置在热安全， 电池安全和电磁安全方面实施全面保护， 以保证充电式植入医疗装置的 安全性。 该充电式植入医疗装置包含保护和限制两种功能， 保护功能包括： 植入可充电电池 温度保护， 植入钛壳温度保护， 电池保护电路， 体外充电线圈温度保护； 限制功能包括： 体内 接收功率限制， 磁感应强度限制， 充电效率限制和体外发射功率限制。 其中， 植入可充电电 池温度保护， 植入钛壳温度保护和电池保护电路， 在超保护限值时是首先直接断开体内电 路， 保护更迅速， 有效。 植入可充电电池保护。
29、电路在下述可能对电池造成损坏的情况下全面 保护： 过压 （充电过电压） 、 欠压 （放电过电压） 、 过流 （放电过电流和充电过电流） 和负载短 路。 且在电池过放电流保护和负载短路电流保护状态解除后均能够恢复正常工作， 同时正 常工作时功耗不受影响。 当电流非常大的情况下， 保险丝熔断， 永久断开可充电电池和电 路。 0032 图1 是充电式植入医疗装置保护和限制功能示意图。 图1中101为体外部分， 103为 植入部分。 0033 植入可充电电池温度保护功能。 可充电电池27的输出与电池温度采样33的输入相 连， 电池温度采样33的输出与78比较保护9的输入相连， 比较保护9的输出与充电控。
30、制63的 输入相连， 充电控制63的输出与体内通信电路35的输入相连， 经过经皮无线通信， 体内通信 电路35的输出与体外通信电路55的输入相连， 体外通信电路55的输出与电池温度反馈57的 输入相连， 电池温度反馈57的输出与能量发射电路16的输入相连。 即当可充电电池27的电 池温度采样33超过78比较保护9设定的温度最大值， 充电控制电路63直接切断体内充电电 路连接， 停止充电过程。 然后通过体内通信35， 体外通信55， 将电池温度57传递到体外对能 量发射电路16进行调整。 因温度超保护限值时直接断开体内充电电路， 因此， 与通过通信传 递的热保护方式相比， 热保护迅速， 更安全。。
31、 能及时、 有效避免各种原因造成的植入式医疗 仪器过温造成病人热伤害的情况。 0034 植入钛壳温度保护功能。 钛壳103的钛壳温度采样36的输出与18比较保护2的输入 相连， 比较保护2的输出与充电控制63的输入相连， 充电控制63的输出与体内通信电路35的 输入相连， 经过经皮无线通信， 体内通信电路35的输出与体外通信电路55的输入相连， 体外 通信电路55的输出与钛壳温度反馈53的输入相连， 钛壳温度反馈53的输出与能量发射电路 16的输入相连。 即当钛壳103的钛壳温度采样36超过18比较保护2设定的温度最大值， 充电 说明书 4/7 页 7 CN 105148402 B 7 控制电。
32、路63直接切断体内充电电路连接， 停止充电过程。 然后通过体内通信35， 体外通信 55， 将钛壳温度53传递到体外对能量发射电路16进行调整。 因温度超保护限值是直接断开 体内充电电路， 能及时、 有效避免过温造成病人热伤害。 0035 电池保护电路。 图1中， 当电池保护电路21有过压 （充电过电压） 、 欠压 （放电过电 压） 、 过流 （放电过电流和充电过电流） 和负载短路等保护情况发生， 首先电池保护电路21会 切断体内充电回路进行保护， 然后电池保护电路21的输出与体内通信电路35的输入相连， 经过经皮无线通信， 体内通信电路35的输出与体外通信电路55的输入相连， 体外通信电路 。
33、55的输出与电池保护反馈52的输入相连， 电池保护反馈52的输出与能量发射电路16的输入 相连。 即当电池保护电路21有保护情况发生时， 电池保护电路21直接切断体内充电电路连 接， 停止充电过程。 然后通过体内通信35， 体外通信55， 将电池保护电路21的电池保护反馈 52传递到体外对能量发射电路16进行调整。 因温度超保护限值是直接断开体内充电电路， 能及时、 有效避免过温造成病人热伤害。 0036 体外充电线圈温度保护功能。 体外充电线圈温度采样10的输出与11比较保护5的 输入相连， 11比较保护5的输出与能量发射电路16的输入相连。 当10体外充电线圈的温度超 过11比较保护5设定。
34、的温度最大值， 调整能量发射电路16的发射强度。 0037 体内接收功率限制功能。 整流滤波电路62的输出连接体内接收功率采样32的输 入， 体内接收功率采样32的输出与体内通信电路35的输入相连， 经过经皮无线通信， 体内通 信电路35的输出与体外通信电路55的输入相连， 体外通信电路55的输出与体内接收功率反 馈51的输入相连， 体内接收功率反馈51的输出与17比较限值3的输入相连， 17比较限值3的 输出与能量发射电路16的输入相连。 当体内接收功率反馈51的输出值大于比较限值3， 调整 能量发射电路16的发射强度， 从而降低整流滤波电路62接收到的体内接收功率。 0038 磁感应强度限。
35、制功能。 对一个给定的线圈最大磁感应强度： Bmax=Vcoil/ （NS2 f） 。 式中， N为体内无线能量接收线圈的匝数， f为频率， S为体内无线能量接收线圈所围面积， Vcoil体内无线能量接收线圈感应电压。 因此， 只要控制感应电压值， 就可以有效地控制施 加到病人身上的磁感应强度。 直接利用能量接收线圈91作为磁感应强度传感线圈， 其输出 连接磁感应强度采样31的输入， 磁感应强度采样31的输出与体内通信电路35的输入相连， 经过经皮无线通信， 体内通信电路35的输出与体外通信电路55的输入相连， 体外通信电路 55的输出与磁感应强度反馈68相连， 磁感应强度68的输出与67比较。
36、限值8的输入相连， 67比 较限值8的输出与能量发射电路16的输入相连。 当磁感应强度68的输出值大于比较限值8， 调整能量发射电路16的发射强度， 从而降低体内能量接收线圈91接收到的磁感应强度。 利 用体内能量接收线圈作为磁感应强度传感线圈， 降低了系统的体积和复杂度。 0039 充电效率限制功能。 能量发射电路16的输出连接体外发射功率采样14的输入， 体 外发射功率采样14的输出与充电效率12的+输入相连； 无线能量接收电路61的输出连接充 电接收功率采样69的输入， 充电接收功率采样69的输出与体内通信电路35的输入相连， 经 过经皮无线通信， 体内通信电路35的输出与体外通信电路5。
37、5的输入相连， 体外通信电路55 的输出与充电接收功率反馈50的输入相连， 充电接收功率反馈50的输出与与充电效率12 的-输入相连； 充电效率12的输出端与13比较限值7的输入相连， 13比较限值7的输出与对位 调整66的输入相连， 对位调整66的输出与能量发射电路16的输入相连。 即通过14体外发射 功率采样和50体内充电接收功率反馈计算获得12充电效率实时反馈值， 当12充电效率大于 说明书 5/7 页 8 CN 105148402 B 8 13比较限制7， 通过对位调整66调整体内外线圈的对位关系和调整能量发射电路16的体外 能量发射强度， 来进行充电效率限制功能， 有效控制发热。 0。
38、040 体外发射功率限制功能。 能量发射电路16的输出连接体外发射功率采样14的输 入， 体外发射功率采样14的输出与15比较限值6的输入相连， 15比较限值6的输出与能量发 射电路16的输入相连。 当体外发射功率采样14的输出值大于15比较限值6， 调整能量发射电 路16的发射强度， 从而限制体外的最大发射能量， 限制体外发热， 同时， 体内接收最大能量 得到有效限制， 控制体内发热。 0041 图2 是保护限制功能软件示意图。 当57电池温度反馈保护情况发生， 能量发射电 路16停止向体内能量发射， 否则继续维持原能量发射； 当53钛壳温度反馈保护情况发生， 能 量发射电路16停止向体内能。
39、量发射， 否则继续维持原能量发射； 当52电池保护反馈保护情 况发生， 能量发射电路16停止向体内能量发射， 否则继续维持原能量发射； 当10体外充电线 圈温度采样大于11比较保护5的值， 能量发射电路16停止向体内能量发射， 否则继续维持原 能量发射。 当51体内接收功率大于17比较保护3的值， 通过调节频率， 脉宽或者幅度等来降 低能量发射电路16向体内能量发射， 否则继续维持原能量发射； 当68磁感应强度反馈大于 67比较保护8的值， 通过调节频率， 脉宽或者幅度等来降低能量发射电路16向体内能量发 射， 否则继续维持原能量发射； 当12充电效率大于13比较保护7的值， 通过调节频率， 。
40、脉宽或 者幅度等来降低能量发射电路16向体内能量发射， 否则继续维持原能量发射； 当14体外发 射功率采样大于15比较保护6的值， 通过调节频率， 脉宽或者幅度等来降低能量发射电路16 向体内能量发射， 否则继续维持原能量发射。 0042 图3是植入可充电电池保护示意图。 本电池保护方法适用于植入锂离子或锂聚合 物电池。 0043 通过图3的植入可充电电池保护电路， 植入可充电电池27在下述可能对电池造成 损坏的情况下全面保护： 过压 （充电过电压） 、 欠压 （放电过电压） 、 过流 （放电过电流和充电 过电流） 和负载短路。 且在电池过放电流保护和负载短路电流保护状态解除后均能够恢复 正常。
41、工作， 同时正常工作时功耗不受影响。 当电流非常大的情况下， 保险丝熔断， 永久断开 可充电电池和电路。 0044 图3中21为植入可充电电池保护电路。 可充电电池27， 植入可充电电池保护电路21 和充电电路/用电电路28依次串联相连。 植入可充电电池27的输出与保险丝26的输入相连， 保险丝26的输出与充电开关管220的输入相连， 充电开关管220的输出与放电开关管280的 输入相连， 放电开关管280的输出与并联连接的电阻23和切换开关管25的输入相连， 并联连 接的电阻23和切换开关管25的输出与充电电路/用电电路28的输入相连。 放电开关管280的 控制端与并联相连的放电过电流检测电。
42、路230， 放电过电压检测电路240和负载短路检测 250相连， 当放电过电流， 放电过电压或者负载短路任何一路检测值超出预定值， 与之相连 的放电开关管280断开， 停止放电过程。 充电开关管220的控制端与并联相连的充电过电压 检测电路260和充电过电流检测270相连， 当充电过电压或者充电过电流任何一路检测值超 出预定值， 与之相连的充电开关管220断开， 停止充电过程。 0045 图3中， 保险丝26在电池充电电流过大， 或者放电电流过大， 超过电流设定值且持 续设定的时间后， 保险丝26熔断， 永久断开可充电电池27与充电电路/用电电路28的连接， 实施保护。 说明书 6/7 页 9。
43、 CN 105148402 B 9 0046 图3中， 可充电电池保护芯片22由放电开关管280， 充电开关管220， 放电过电流检 测电路230， 放电过电压检测电路240， 负载短路检测250， 充电过电压检测电路260和充电过 电流检测270组成。 对于放电过电流检测230保护后恢复和负载短路检测270保护后恢复， 目 前一般的商用可充电电池保护芯片22， 放电过电流保护的恢复需要满足自恢复阻抗条件， 负载短路保护的恢复也同样存在保护情况解除后的开关管自恢复问题。 如电池保护芯片S- 8211CAG-M5T1G， 自恢复阻抗约1.6M。 由于通常经皮电磁耦合能量接收端的输入阻抗很难 满足。
44、自恢复阻抗条件， 因此， 采用一般的商用可充电电池保护芯片， 放电过电流或负载短路 保护状态下， 当保护状态解除后， 无法恢复到正常工作状态。 0047 因此， 图3设计了电阻23和切换开关管25并联， 其输入与放电开关管280输出相连。 植入可充电电池27放电过电流保护和负载短路保护情况下， 瞬间断开切换开关管25， 电阻 23输入与放电开关管280输出相连， 此时输入阻抗很大， 相当于断开可充电电池27和充电电 路/用电电路28的连接， 停止对负载供电。 保护状况解除后， 切换开关管25导通， 恢复正常工 作， 降低正常工作时候的功耗。 从而既能保证自恢复阻抗合适， 同时正常工作时功耗不受。
45、影 响。 0048 当图3中电池保护电路21有保护情况发生时， 电池保护电路21直接切断体内充电 电路连接， 即切断可充电电池27和充电电路/用电电路28的连接， 停止充电过程。 然后通过 图1所示体内通信35， 体外通信55， 将电池保护电路21的电池保护反馈52传递到体外对能量 发射电路16进行调整。 因温度超保护限值是直接断开体内充电电路， 能及时、 有效避免过温 造成病人热伤害。 0049 图4是植入可充电电池温度和钛壳温度保护示意图。 植入可充电电池27温度升高 或钛壳温度高于设定的目标温度， 可充电电池温度保护和钛壳温度保护功能将被触发， 强 行断开充电过程， 并给患者对应提示， 。
46、保障其热安全。 0050 钛壳温度采样电阻36， 一侧通过专用胶紧贴在钛壳内壁， 另一侧采用弹性耐温材 料366紧压， 以确保专用胶失效的情况下， 钛壳温度采样电阻36与钛壳内壁紧贴， 保证钛壳 温度采样精度。 植入可充电电池27温度采样电阻33， 通过专用胶紧贴于电池表面。 温度采样 电阻选用Vishay公司的NTC， 温度范围-60至150， 25时阻值10k， 精度1%， 测温精度 0.2。 0051 图5是体外耦合线圈温度保护示意图。 除了植入体内的可充电电池和钛壳温度保 护， 还设计了体外耦合线圈温度保护的功能,防止由于体外耦合线圈发热过大， 在皮肤表面 引起高温烫伤。 如图5所示，。
47、 温度采样电阻10粘贴在体外耦合线圈外壳15与皮肤接触面的内 侧， 该部分外壳材料导热性能良好， 当检测温度超过设定值， 保护功能将被触发， 体外停止 向体内发射无线能量。 0052 上述方式只是本发明优选的实施方式， 对于本领域内的普通技术人员而言， 在本 发明公开的具有保护和限制功能的充电式植入医疗装置的基础上， 很容易想到将其应用于 各种植入式充电、 供电仪器系统， 而不仅限于本发明具体实施方式所描述的系统结构， 因此 前面描述的方式只是优选的， 而并不具有限制性的意义。 说明书 7/7 页 10 CN 105148402 B 10 图1 说明书附图 1/3 页 11 CN 105148402 B 11 图2 说明书附图 2/3 页 12 CN 105148402 B 12 图3 图4 图5 说明书附图 3/3 页 13 CN 105148402 B 13 。