具有保護(hù)和限制功能的充電式植入醫(yī)療裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于植入式醫(yī)療儀器的具有保護(hù)和限制功能的充電式植入醫(yī)療裝置，屬于植入式醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著無線技術(shù)和鋰充電電池技術(shù)的發(fā)展，可充電的植入式醫(yī)療儀器產(chǎn)品已經(jīng)成為發(fā)展的主流趨勢。植入式醫(yī)療儀器植入患者體內(nèi)，需要采用經(jīng)皮無線充電方式，該充電方式一般基于電磁耦合原理，利用電磁場穿透人體皮膚向植入式醫(yī)療儀器傳遞能量。
[0003]植入式醫(yī)療儀器一般使用具有生物相容性的金屬鈦密封，由于電磁耦合過程中鈦外殼存在渦流效應(yīng)等影響，易引發(fā)充電過程中植入式醫(yī)療儀器發(fā)熱問題。同時，充電過程中很難對植入體內(nèi)的鈦外殼內(nèi)部的耦合線圈準(zhǔn)確對位，存在由于體內(nèi)外耦合線圈對位位置過偏或充電對位時間過長引起體內(nèi)植入式醫(yī)療儀器發(fā)熱增加的問題。金屬介質(zhì)，對位位置，不同充電階段充電功率變化以及體內(nèi)能量接收線圈體積受限帶來的發(fā)熱問題是影響可充電植入式醫(yī)療儀器安全性的核心問題。2012年FDA網(wǎng)站顯示有這類產(chǎn)品燙傷引發(fā)的大規(guī)模召回。閉環(huán)長距離充電專利W02009/055579A1，對體內(nèi)過熱通過體內(nèi)外通信傳遞到體外的方式進(jìn)行保護(hù)，但是，并未對充電電池溫度和植入鈦殼溫度實施體內(nèi)硬件即時保護(hù)，也未能通過對體內(nèi)接收功率和體外發(fā)射功率進(jìn)行最大值限制來有效控制體內(nèi)植入物發(fā)熱。US7225032B2也未對熱安全性給出全面的保護(hù)方案。
[0004]植入可充電電池與一般鋰離子電池相比，電池殼是鈦或鈦合金等材料。鋰離子電池具有優(yōu)異的性能，然而要避免過充和過放。如果嚴(yán)重過充發(fā)生，鋰離子電池可能會熱失控，導(dǎo)致電池泄露等發(fā)生。如果鋰離子電池過放，可能導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，以及可能的熱失控。因此，電池安全保護(hù)是必要的。對植入可充電電池保護(hù)，US6553263B1給出了一種電池保護(hù)方案，但未給出電池放電電流保護(hù)恢復(fù)和負(fù)載短路電流保護(hù)恢復(fù)情況下，滿足自恢復(fù)阻抗條件的解決方案。
[0005]為了保證充電過程中RF能量對人體組織的安全性，國際專利申請W02009/055579A1采用體外專門磁感應(yīng)強度傳感線圈傳感，增加了系統(tǒng)的體積和復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有保護(hù)和限制功能的充電式植入醫(yī)療裝置，對充電式植入醫(yī)療裝置在熱安全，電池安全和電磁安全方面實施全面保護(hù)，以保證充電式植入醫(yī)療裝置的安全性。
[0007]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種充電式植入醫(yī)療裝置，包括體外部分和體內(nèi)部分，在充電過程中，所述體外部分利用電磁場向所述體內(nèi)部分傳遞能量，其特征在于:
所述植入醫(yī)療裝置包括保護(hù)功能部和限制功能部；
所述保護(hù)功能部包括植入可充電電池溫度保護(hù)部、電池保護(hù)電路、外殼溫度保護(hù)部和體外充電線圈溫度保護(hù)部；
所述限制功能部包括體內(nèi)接收功率限制部、磁感應(yīng)強度限制部、充電效率限制部和體外發(fā)射功率限制部。
[0008]優(yōu)選地，所述植入可充電電池溫度保護(hù)部包括電池溫度采樣部、第一比較保護(hù)部和電池溫度反饋部；可充電電池的輸出端與所述電池溫度采樣部的輸入端相連，電池溫度采樣部的輸出端與所述第一比較保護(hù)部的輸入相連，第一比較保護(hù)部的輸出與體內(nèi)部分的充電控制部的輸入端相連，充電控制部的輸出與所述體內(nèi)部分的體內(nèi)通信電路的輸入相連，經(jīng)過經(jīng)皮無線通信，體內(nèi)通信電路的輸出與所述體外部分的體外通信電路的輸入端相連，體外通信電路的輸出與電池溫度反饋部的輸入端相連，電池溫度反饋部的輸出端與能量發(fā)射電路的輸入端相連；當(dāng)可充電電池的電池溫度采樣結(jié)果超過第一比較保護(hù)部設(shè)定的溫度最大值，充電控制電路直接切斷體內(nèi)充電電路連接，停止充電過程，然后通過體內(nèi)通信電路和體外通信電路將電池溫度傳遞到體外，對能量發(fā)射電路進(jìn)行調(diào)整。
[0009]優(yōu)選地，所述外殼溫度保護(hù)部包括外殼溫度采樣部、第二比較保護(hù)部；所述外殼溫度采樣部的輸出端與第二比較保護(hù)部的輸入端相連，第二比較保護(hù)部的輸出端與充電控制部的輸入相連，充電控制部的輸出端與體內(nèi)通信電路的輸入端相連，經(jīng)過經(jīng)皮無線通信，體內(nèi)通信電路的輸出與體外通信電路的輸入相連，體外通信電路的輸出端與外殼溫度反饋部的輸入端相連，外殼溫度反饋部的輸出端與能量發(fā)射電路的輸入端相連；當(dāng)外殼溫度采樣結(jié)果超過第二比較保護(hù)部設(shè)定的溫度最大值，充電控制電路直接切斷體內(nèi)充電電路連接，停止充電過程，然后通過體內(nèi)通信電路和體外通信電路將外殼溫度傳遞到體外對能量發(fā)射電路進(jìn)行調(diào)整。
[0010]優(yōu)選地，體內(nèi)部分的可充電電池與所述電池保護(hù)電路、充電電路/用電電路依次串聯(lián)相連；所述可充電電池的輸出端與保險絲的輸入端相連，保險絲的輸出端與充電開關(guān)管的輸入端相連，充電開關(guān)管的輸出端與放電開關(guān)管的輸入端相連，放電開關(guān)管的輸出端與并聯(lián)連接的電阻和切換開關(guān)管的輸入端相連，并聯(lián)連接的電阻和切換開關(guān)管的輸出與充電電路/用電電路的輸入端相連；放電開關(guān)管的控制端與并聯(lián)相連的放電過電流檢測電路、放電過電壓檢測電路和負(fù)載短路檢測部相連；當(dāng)放電過電流，放電過電壓或者負(fù)載短路任何一路檢測值超出預(yù)定值，與之相連的放電開關(guān)管斷開，停止放電過程；充電開關(guān)管的控制端與并聯(lián)相連的充電過電壓檢測電路和充電過電流檢測相連，當(dāng)充電過電壓或者充電過電流任何一路檢測值超出預(yù)定值，與之相連的充電開關(guān)管斷開，停止充電過程。
[0011]優(yōu)選地，所述體外充電線圈溫度保護(hù)部包括體外充電線圈溫度采樣部、第三比較保護(hù)部；所述體外充電線圈溫度采樣部的輸出端與第三比較保護(hù)部的輸入端相連，第三比較保護(hù)部的輸出端與能量發(fā)射電路的輸入端相連；當(dāng)所述體外充電線圈的溫度超過所述第三比較保護(hù)部設(shè)定的溫度最大值，調(diào)整能量發(fā)射電路的發(fā)射強度。
[0012]優(yōu)選地，所述體內(nèi)接收功率限制部包括體內(nèi)接受功率采樣部、體內(nèi)接收功率反饋部；所述體內(nèi)部分的整流濾波電路的輸出端連接體內(nèi)接收功率采樣部的輸入端，體內(nèi)接收功率采樣部的輸出端與體內(nèi)通信電路的輸入端相連，經(jīng)過經(jīng)皮無線通信，體內(nèi)通信電路的輸出與體外通信電路的輸入相連，體外通信電路的輸出端與體內(nèi)接收功率反饋部的輸入端相連，體內(nèi)接收功率反饋部的輸出端與第一比較限制部的輸入端相連，第一比較限制部的輸出端與能量發(fā)射電路的輸入端相連；當(dāng)體內(nèi)接收功率反饋部的輸出值大于第一比較限制部的限制值，調(diào)整能量發(fā)射電路的發(fā)射強度，從而降低整流濾波電路接收到的體內(nèi)接收功率。
[0013]優(yōu)選地，所述磁感應(yīng)強度限制部利用體內(nèi)部分的能量接收線圈作為磁感應(yīng)強度傳感線圈，其輸出端連接磁感應(yīng)強度采樣部的輸入端，磁感應(yīng)強度采樣部的輸出端與體內(nèi)通信電路的輸入端相連，經(jīng)過經(jīng)皮無線通信，體內(nèi)通信電路的輸出端與體外通信電路的輸入端相連，體外通信電路的輸出端與磁感應(yīng)強度反饋部相連，磁感應(yīng)強度反饋部的輸出端與第二比較限制部的輸入端相連，第二比較限制部的輸出端與能量發(fā)射電路的輸入端相連；當(dāng)磁感應(yīng)強度反饋部的輸出值大于第二比較限制部的限制值，調(diào)整能量發(fā)射電路的發(fā)射強度，從而降低體內(nèi)能量接收線圈接收到的磁感應(yīng)強度。
[0014]優(yōu)選地，所述充電效率限制部包括體外發(fā)生功率米樣部；所述體外部分的能量發(fā)射電路的輸出端連接體外發(fā)射功率采樣部的輸入端，體外發(fā)射功率采樣部的輸出端與充電效率計算部的正極輸入端相連；無線能量接收電路的輸出端連接充電接收功率采樣部的輸入端，充電接收功率采樣部的輸出端與體內(nèi)通信電路的輸入端相連，經(jīng)過經(jīng)皮無線通信，體內(nèi)通信電路的輸出端與體外通信電路的輸入端相連，體外通信電路的輸出端與充電接收功率反饋部的輸入端相連，充電接收功率反饋部的輸