用于人工肛門括約肌的無(wú)線能量傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種用于人工肛門括約肌的無(wú)線能量傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]肛門失禁是臨床上常見(jiàn)的病癥，主要由盆底功能障礙、直腸癌、外傷和產(chǎn)婦分娩等疾病引起。這種病癥雖不致命，但卻給患者帶來(lái)生活不便和身心痛苦。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，肛門失禁病癥在成年人中的發(fā)病率高達(dá)2%，且呈老年化趨向。在肛門失禁涉及的各個(gè)領(lǐng)域中，結(jié)直腸癌術(shù)后出現(xiàn)肛門失禁的情況居多，而結(jié)直腸癌在全球的發(fā)病率也呈上升趨勢(shì)。據(jù)2012年統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)估計(jì)，我國(guó)結(jié)直腸癌發(fā)病數(shù)達(dá)17.2萬(wàn)。因而，肛門失禁的患病率也隨之攀升，影響范圍和程度不容低估。
[0003]隨著醫(yī)學(xué)和科技的發(fā)展，人們不斷探索利用人工特殊裝置來(lái)模擬正常肛門括約肌肌群的功能，以替代病變器官，減輕患者痛苦，提高抑便效果。國(guó)外在臨床上已經(jīng)將人工肛門括約肌應(yīng)用于外科手術(shù)，并且效果良好，但是能量供給一直是上述設(shè)備“瓶頸”，早期體外拖纜式供電方式因術(shù)后的高感染率和并發(fā)癥已被淘汰，傳統(tǒng)電池供電也因體積大壽命短而無(wú)法得到廣泛應(yīng)用。隨著經(jīng)皮能量傳輸(transcutaneous energy transfer，TET)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于TET的充電電池供電成為此類設(shè)備的最佳選擇，其安全性和便捷性不言而喻。
[0004]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN104201788A，公開(kāi)日2014 -12 - 10，公開(kāi)了一種適用于金屬管道探測(cè)微機(jī)器人無(wú)線供能方法，其無(wú)線供能模塊主要包括接收天線和整流電路。該系統(tǒng)利用波導(dǎo)傳輸機(jī)理，接收天線用于接收微波能量并傳輸至整流電路，由整流電路將微波能量轉(zhuǎn)換為直流電，以達(dá)到向微機(jī)器人供電的目的。但是該系統(tǒng)所涉及的能量接收模塊體積大，參數(shù)調(diào)節(jié)復(fù)雜，且無(wú)法保證人體電磁安全性，不適用于植入式人工肛門括約肌的供電方式。
[0005]中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN103683434A，公開(kāi)日2014 -03 -26，公開(kāi)了一種應(yīng)用于人工肛門括約肌執(zhí)行模塊的基于經(jīng)皮能量傳輸?shù)臒o(wú)線體內(nèi)充電系統(tǒng)，包括:無(wú)線能量發(fā)射端和無(wú)線能量接收端，其中:所述的無(wú)線能量發(fā)射端包括逆變電路和發(fā)射線圈，無(wú)線能量接收端包括LC諧振回路、整流濾波電路和負(fù)載電路。但是該能量傳輸系統(tǒng)采用的是單磁芯凸臺(tái)形式，致使有較多的漏磁產(chǎn)生，耦合效率不理想，因此能量傳輸?shù)男什桓摺?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種用于人工肛門括約肌的無(wú)線能量傳輸裝置，通過(guò)設(shè)計(jì)能量發(fā)射和接收線圈的磁芯耦合結(jié)構(gòu)形式，減小了系統(tǒng)的漏磁，提高了能量發(fā)射和接收線圈的耦合效率，進(jìn)而提高了能量傳輸效率。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明包括:位于體外的無(wú)線能量發(fā)射模塊和位于體內(nèi)的帶有無(wú)線能量接收模塊的括約肌執(zhí)行模塊，其中:無(wú)線能量發(fā)射模塊包括逆變電路及能量發(fā)射線圈，無(wú)線能量接收模塊包括能量接收線圈、補(bǔ)償電容和整流濾波電路。
[0009]所述的能量發(fā)射線圈與能量接收線圈正對(duì)設(shè)置。
[0010]所述的能量發(fā)射線圈和能量接收線圈均包括:鐵氧體磁片襯底、導(dǎo)磁外緣、中心凸臺(tái)以及環(huán)繞中心凸臺(tái)外部的平面二維螺旋線圈。
[0011]所述的平面二維螺旋線圈為利茲線制成。
[0012]所述的能量發(fā)射線圈和能量接收線圈的導(dǎo)磁外緣的邊緣均設(shè)有對(duì)應(yīng)的弧角，該弧角呈互補(bǔ)關(guān)系。
[0013]所述的導(dǎo)磁外緣與中心凸臺(tái)為一體式結(jié)構(gòu)，通過(guò)模具將其與鐵氧體磁片襯底鑄成相應(yīng)的固定形狀。
[0014]所述的能量發(fā)射線圈的層數(shù)為2層，每層匝數(shù)為15匝，對(duì)應(yīng)的能量接收線圈的層數(shù)為2層，每層匝數(shù)為22匝。
技術(shù)效果
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)小、質(zhì)量輕。發(fā)射線圈和接收線圈同軸相對(duì)設(shè)置，由導(dǎo)磁外緣、氣隙、磁片和中心凸臺(tái)構(gòu)成磁耦合回路。這種導(dǎo)磁邊緣能聚集并引導(dǎo)磁感線，起到縮短發(fā)射線圈與接收線圈之間的磁感線路徑的作用，提高磁通密度；同時(shí)，這種磁芯結(jié)構(gòu)能夠在一定程度上降低線圈之間的磁阻，提高能量傳輸?shù)男省?br>【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為能量發(fā)射接收線圈示意圖。
[0018]圖3為能量發(fā)射接收線圈磁感線分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0020]如圖1所示，本實(shí)施例包括:位于體外的無(wú)線能量發(fā)射模塊I和位于體內(nèi)的帶有無(wú)線能量接收模塊2的括約肌執(zhí)行模塊3，其中:無(wú)線能量發(fā)射模塊包括逆變電路及能量發(fā)射線圈9，無(wú)線能量接收模塊包括能量接收線圈10、補(bǔ)償電容Cs和整流濾波電路。
[0021]所述的能量發(fā)射線圈9與能量接收線圈10正對(duì)設(shè)置。
[0022]所述的括約肌執(zhí)行模塊3中進(jìn)一步設(shè)有:穩(wěn)壓電路和充電電路，該充電電路的輸出端設(shè)有充電電池4。
[0023]如圖2所示，所述的能量發(fā)射線圈9和能量接收線圈10均包括:導(dǎo)磁外緣5、中心凸臺(tái)7、環(huán)繞中心凸臺(tái)7外部的平面二維螺旋線圈6以及鐵氧體磁片襯底8。
[0024]能量發(fā)射線圈9和能量接收線圈10的導(dǎo)磁外緣5的邊緣均設(shè)有對(duì)應(yīng)的弧角，該弧角大致呈互補(bǔ)關(guān)系。
[0025]所述的互補(bǔ)關(guān)系是指:能量發(fā)射線圈9的導(dǎo)磁邊緣5弧線切線與水平面的夾角Θ I與能量接收線圈10的導(dǎo)磁邊緣5弧線切線與水平面的夾角Θ 2大致呈互補(bǔ)關(guān)系。
[0026]所述的能量發(fā)射線圈9與能量接收線圈10優(yōu)選為以中心凸臺(tái)7為軸的同軸相對(duì)設(shè)置。
[0027]所述的導(dǎo)磁外緣5與中心凸臺(tái)7的所用的材料相同，優(yōu)選均采用鐵磁氧體，進(jìn)一步優(yōu)選為一體式結(jié)構(gòu)，通過(guò)模具將其與鐵氧體磁片襯底8鑄成相應(yīng)的固定形狀。
[0028]如圖3所示，所述的能量發(fā)射線圈9的層數(shù)為2層，每層匝數(shù)為15匝，線徑以及內(nèi)徑均根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；對(duì)應(yīng)的能量接收線圈10的層數(shù)為2層，每層匝數(shù)為22匝，線徑以及內(nèi)徑均根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
[0029]所述的能量發(fā)射線圈與能量接收線圈的鐵氧體磁片襯底8厚度根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，磁片相對(duì)磁導(dǎo)率為2900。
[0030]所述的線圈導(dǎo)磁外緣的朝向曲率根據(jù)相對(duì)距離的不同而調(diào)整，使各線圈的導(dǎo)磁外緣朝向相互對(duì)應(yīng)。從圖中可以看出，由于導(dǎo)磁外緣的引導(dǎo)作用，線圈之間的磁通量增大。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于人工肛門括約肌的無(wú)線能量傳輸裝置，其特征在于，包括:位于體外的無(wú)線能量發(fā)射模塊和位于體內(nèi)的帶有無(wú)線能量接收模塊的括約肌執(zhí)行模塊，其中:無(wú)線能量發(fā)射模塊包括逆變電路及能量發(fā)射線圈，無(wú)線能量接收模塊包括能量接收線圈、補(bǔ)償電容和整流濾波電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線能量傳輸裝置，其特征是，所述的能量發(fā)射線圈與能量接收線圈正對(duì)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線能量傳輸裝置，其特征是，所述的括約肌執(zhí)行模塊中設(shè)有:穩(wěn)壓電路和充電電路，該充電電路的輸出端設(shè)有充電電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線能量傳輸裝置，其特征是，所述的能量發(fā)射線圈和能量接收線圈均包括:鐵氧體磁片襯底、導(dǎo)磁外緣、中心凸臺(tái)、環(huán)繞中心凸臺(tái)外部的平面二維螺旋線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線能量傳輸裝置，其特征是，所述的能量發(fā)射線圈和能量接收線圈的導(dǎo)磁外緣的邊緣均設(shè)有對(duì)應(yīng)的弧角，該弧角呈互補(bǔ)關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)線能量傳輸裝置，其特征是，所述的互補(bǔ)關(guān)系是指:能量發(fā)射線圈的導(dǎo)磁邊緣弧線切線與水平面的夾角Θ i與能量接收線圈的導(dǎo)磁邊緣弧線切線與水平面的夾角θ2呈互補(bǔ)關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線能量傳輸裝置，其特征是，所述的能量發(fā)射線圈與能量接收線圈以中心凸臺(tái)為軸的同軸相對(duì)設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線能量傳輸裝置，其特征是，所述的導(dǎo)磁外緣與中心凸臺(tái)為一體式結(jié)構(gòu)，通過(guò)模具將其與鐵氧體磁片襯底鑄成相應(yīng)的固定形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線能量傳輸裝置，其特征是，所述的能量發(fā)射線圈的層數(shù)為2層，每層匝數(shù)為15匝，對(duì)應(yīng)的能量接收線圈的層數(shù)為2層，每層匝數(shù)為22匝。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的無(wú)線能量傳輸裝置，其特征是，所述的能量發(fā)射線圈與能量接收線圈的鐵氧體磁片的相對(duì)磁導(dǎo)率為2900。
【專利摘要】一種用于人工肛門括約肌的無(wú)線能量傳輸裝置，其特征在于，包括：位于體外的無(wú)線能量發(fā)射模塊和位于體內(nèi)的帶有無(wú)線能量接收模塊的括約肌執(zhí)行模塊，其中：無(wú)線能量發(fā)射模塊包括逆變電路及能量發(fā)射線圈，無(wú)線能量接收模塊包括能量接收線圈、補(bǔ)償電容和整流濾波電路。本發(fā)明能夠在一定程度上降低線圈之間的磁阻，提高能量傳輸?shù)男省?br>【IPC分類】H01F38-14, H01F27-30, H01F27-24, H02J17-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104795905
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510222509
【發(fā)明人】吳浩, 顏國(guó)正, 劉大生, 李曉陽(yáng), 靳文天, 姜萍萍, 王志武
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年5月4日