[发明专利]一种能量发射端及无线能量传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，特别涉及一种能量发射端及无线能量传输方法。

背景技术

胶囊内窥镜的出现使医学内窥镜技术进入新时代，它不仅解决了传统内窥镜无法检查小肠部位的缺陷，而且让患者的痛苦大大降低。但是，目前现有的可移动的植入式医疗设备仅配备了1个或2个摄像头，且只能依靠肠道的蠕动来被动运动，然后拍摄肠道图像。随着临床需求的不断增加，可移动的植入式医疗设备需要集成更多的功能，例如：通过螺旋桨来实现主动运动的无线内窥镜胶囊、通过针管来施放药物的胶囊、通过机械装置实现活体检测的可移动的植入式医疗设备。更多的功能导致更大的功耗或者更大的空间，这样可移动的植入式医疗设备内部的纽扣电池就不能满足其需求了，与此同时，通过无线能量传输为可移动的植入式医疗设备（为便于简化说法，以下均称其为“能量接收端”）供能是一个较有前途的方向。

通过在能量发射端与能量接收端分别设置一组线圈，发射端的线圈连接功率放大器，并产生交变电磁场，接收端的线圈在交变电磁场中感应出电动势，从而将能量传输给后端电路。目前接收端大多采用三维正交的接收线圈，发射端的主要有两种线圈结构，单一螺旋线圈和亥姆霍兹线圈。上述两种发射线圈与接收线圈间的耦合系数较低，导致无线能量传输效率较低。一方面需要一根电缆与设备进行连接供电，限制了病人的自由；另一方面由低传输效率带来的更大发射功率使得病人暴露在更强的电磁辐射中，导致无线能量传输的安全性下降。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提高无线能量传输效率，使得无需采用电缆供电，并降低无线能量传输的电磁辐射。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种能量发射端，所述能量发射端包括：多组分段能量发射线圈、能量供应单元、多路选择单元、位置信息获取单元和控制单元，所述位置信息获取单元、控制单元、多路选择单元和多组分段能量发射线圈依次连接，所述能量供应单元与所述多路选择单元、控制单元和位置信息获取单元分别连接，

所述位置信息获取单元，用于获取能量接收端的位置信息；

所述控制单元，用于接收并根据所述位置信息控制所述多路选择单元；

所述多路选择单元，用于在所述控制单元的控制下，选择所述多组分段能量发射线圈中的至少一组线圈与所述能量供应单元连通；

所述多组分段能量发射线圈，用于在与所述能量供应单元连通时，发射无线能量，以保证无线传输效率。

其中，所述位置信息获取单元包括：定位子单元和/或无线数据接收子单元，

所述定位子单元，用于获取能量接收端的位置坐标；

所述无线数据接收子单元，用于获取能量接收端的无线能量强度数据。

其中，所述能量供应单元包括：电源、振荡器、功率放大器、阻抗匹配网络和谐振电容，所述电源、振荡器、功率放大器、阻抗匹配网络依次连接，所述电源与所述控制单元、位置信息获取单元和功率放大器分别连接，所述谐振电容设于所述阻抗匹配网络与所述多路选择单元之间、或设于每组分段能量发射线圈与多路选择单元之间。

其中，当所述谐振电容设于所述阻抗匹配网络与所述多路选择单元之间时，所述谐振电容的数量为一个；或，所述谐振电容的数量与所述多组分段能量发射线圈的线圈数量相同、且一一对应。

其中，当P_opt为整数时，则每组分段能量发射线圈的高度H均相同；

当P_opt不为整数时，则总高度为H_T的能量发射线圈分为P_opt1组高度为的分段能量发射线圈；或，所述总高度为H_T的能量发射线圈分为P_opt2组高度为H的分段能量发射线圈及一组高度为H₂的分段能量发射线圈;

其中，H_T为能量发射线圈的总高度，H=0.445R，P_opt1＝int<P_opt>，int<x>为取距离x最近的整数运算符，H₂＝H_T-H·P_opt2，R为能量发射线圈半径，为向下取整运算符。

本发明还公开了一种无线能量传输方法，所述方法包括以下步骤：

A1：每隔预设时间t，位置信息获取单元获取能量接收端的位置坐标；