[实用新型]电容耦合传能的神经电刺激系统及其体内神经电刺激器和体外能控器

说明书

一种电容耦合传能的神经电刺激系统及其体内神经电刺激器和体外能控器。所述电容耦合传能的神经电刺激系统，包括体内神经电刺激器和体外能控器，还可包括具有上位机控制APP的程序控制器。体内神经电刺激器包括至少一个刺激器耦合电容极片、刺激器补偿谐振网络、整流电路、滤波电容、主控芯片、刺激器谐波通信模块、多组刺激电极和对应的平衡电容，其中刺激器耦合电容极片与体外能控器的能控器耦合电容极片进行耦合，由此从体外能控器接收电能并实现信息交换。该电容耦合传能的神经电刺激系统能够提高所传输的电功率。

技术领域

本实用新型涉及经表皮非接触能量传输的神经电刺激系统。

背景技术

经表皮非接触能量传输(Transcutaneous energy transmission system,TETS)同植入式电池供电不同，是一种将置于体外的能量源，通过磁场和电磁感应的方式透过人体的皮肤传输至体内植入设备。根据工作频率及功率等级的不同，可将目前应用于人体植入设备的经表皮能量传输方式分为射频能量传输和基于非接触变压器的TETS两类。

体外射频供电技术目前被人体植入装置能量及数据传输所广泛采用，它是通过射频的电磁感应与磁场耦合，由体外向体内提供电能，或直接供给体内电路工作，或对体内的可充电电池充电。近年来由于植入体内的电子系统的复杂性不断增加，体内电子系统的功耗亦越来越大。由于其自身拓扑的限制，射频供电技术无法实现人工心脏等较大功率植入设备的电能供给。

例如，中国专利CN103796715B公开了一种神经刺激器系统，其采用外部控制器通过射频天线将电能直接发送给体内植入部分。这种系统由于上述限制，其传输距离近(6cm)，且发送功率受体外控制器电池容量限制。

为解决上述问题，采用非接触变压器的经表皮能量传输与日俱增。同射频能量传输的原理相类似，两者都是运用电磁感应原理实现能量的电磁、磁电转化与非接触传输。不同的是，这种新型的感应电能传输是利用原、副边气隙很大的非接触变压器作为能量传输关键环节，将变压器的副边植入体内，变压器原边与副边正对，位于体外，将电能通过电磁感应以磁场的方式透过皮肤传输给体内植入设备。相比于上面的射频电能传输，这种系统的工作频率相对较低。由于分离式变压器存在较大的漏感，该系统的能量传输效率受到不利的影响。

公开于本实用新型背景部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

实用新型旨在提出一种基于电容耦合实现电能传输的植入式神经电刺激器系统。相较与射频传能或变压器传能的植入式神经电刺激器系统，本实用新型的电容耦合电能传输方式可以传递更高的电功率。

本实用新型提出了一种体内神经电刺激器，包括：至少一个刺激器耦合电容极片，用于与体外能控器的能控器耦合电容极片进行耦合，由此从体外能控器接收电能并实现信息交换；刺激器补偿谐振网络，其连接到刺激器耦合电容极片，从而对所接受的电能中的无功功率进行补偿；整流电路，其连接至刺激器补偿谐振网络，将经过补偿偶的交流电能变换为直流电能；滤波电容，其连接至整流电路，对整流后的直流电能进行直流滤波；主控芯片，其控制所述体内神经电刺激器的运行，连接至所述整流电路和所述滤波电容并接受其供电；刺激器谐波通信模块，其连接在所述刺激器耦合电容极片和所述主控芯片之间，用于对通信信息进行调制和解调；多组刺激电极和对应的平衡电容，其中每个平衡电容连接在主控芯片和对应的刺激电极之间，从主控芯片接收刺激脉冲并施加到对应的刺激电极上，并实现电荷平衡。

在上述体内神经电刺激器中，优选地，包括2个刺激器耦合电容极片，其中所述刺激器补偿谐振网络以如下方式构成：所述2个刺激器耦合电容极片中的1个通过刺激器补偿电感连接至所述整流电路，所述2个刺激器耦合电容极片中的另一个直接连接至所述整流电路。