[发明专利]一种人工肛门括约肌经皮电能传输系统优化方法

说明书

本发明公开了一种人工肛门括约肌经皮电能传输系统优化方法，涉及应用于医疗器械的电子技术领域，通过对人工肛门括约肌经皮电能传输系统的副边线圈的参数优化设计来实现，步骤如下：1、建立适应于肛门括约肌环境，包含原边线圈和副边线圈轴向与径向不确定因素的经皮电能传输模型；2、基于副边线圈在人体内部的热传导信息，建立对应的体内热传导模型；3、基于人体组织在电磁环境下对电磁的吸收信息，获得原边线圈结构、电流、驱动频率与人体电磁吸收情况之间的相互关系；4、计及体外便携式电源状况、安全性所致传输功率上限与体内装置最低传输功率要求，获得对应条件下副边线圈的最优参数。本发明能实现稳定传输电能，并减少对人体的伤害。

技术领域

本发明涉及应用于医疗器械的电子技术领域，尤其涉及一种人工肛门括约肌经皮电能传输系统优化方法。

背景技术

肛门失禁是肛肠疾病中常见的临床病症，严重影响患者的生活质量，甚至引起人格变化。并且随着人们生活水平的提高，该病症发病率持续上升，影响范围和程度不容低估。

肠造口手术和人工肛门括约肌是外科治疗肛门失禁的主要方法，其中肠造口手术是万不得已的最后选择，给患者带来的生理与心理负担非常沉重。人工肛门括约肌采用人造器官来治疗这一病症，取得了较好的临床效果。但是电能供给一直是限制这一设备发展的主要瓶颈，相比导线方式和电池方式，经皮电能传输技术在安全性与便捷性上显示了巨大的优势，但是该技术离成熟还有相当远的距离。

中国专利文献号CN103683434A，公开日2014-03-26，公开了一种应用于人工肛门括约肌执行模块的基于经皮能量传输的无线体内充电系统，包括：无线能量发射端和无线能量接收端，其中：所述的无线能量发射端包括逆变电路和发射线圈，无线能量接收端包括LC谐振回路、整流滤波电路和负载电路。但是该能量传输系统采用的是单磁芯凸台形式，致使有较多的漏磁产生，耦合效率不理想，因此能量传输的效率不高。

中国专利文献号CN104795905A，公开日2015-07-22，公开了一种用于人工肛门括约肌的经皮能量传输装置，该装置由位于体外的无线能量发射模块和位于体内的带有无线能量接收模块的括约肌执行模块。其中无线能量发射模块包括逆变电路以及能量发射线圈，无线能量接收模块包括能量接收线圈、补偿电容和整流滤波电路。该发明能够在一定程度上降低线圈之间的磁阻，提高能量传输效率，但是没有考虑到无线电能传输过程中的电磁安全性以及副边线圈发热造成的温升安全性，副边线圈的空间利用率低，使得设备植入时对附近组织造成的伤害较大。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种方法，使得人工肛门括约肌经皮电能传输系统即能保证传输效率，又对人体伤害较小。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种人工肛门括约肌经皮电能传输系统的优化方法，通过对副边线圈的参数优化设计，实现减小副边线圈体积，减轻植入装置对人体的伤害。

为实现上述目的，本发明提供一种面向人工肛门的经皮电能传输系统副边线圈参数优化方法，通过对人工肛门括约肌经皮电能传输系统的副边线圈的参数优化设计来实现系统优化，所述方法包括以下步骤：

步骤1、建立适应于肛门括约肌环境，包含原边线圈和所述副边线圈轴向与径向不确定因素的经皮电能传输模型；

步骤2、基于所述副边线圈在人体内部的热传导信息，建立对应的体内热传导模型；

步骤3、基于人体组织在电磁环境下对电磁的吸收信息，获得所述原边线圈结构、电流、驱动频率与人体电磁吸收情况之间的相互关系；

步骤4、计及体外便携式电源状况、安全性所致传输功率上限与体内装置最低传输功率要求，获得对应条件下所述副边线圈的最优参数。

进一步地，所述步骤1采用电磁感应原理，便携电源、逆变电路与所述原边线圈置于体外，所述副边线圈、电源管理以及所述人工肛门括约肌植于体内。