利用超声波医疗仪器的体内插入仪器的无线充电系统的制作方法

1.本发明涉及利用超声波医疗仪器的体内插入仪器的无线充电系统。


背景技术：

2.现有技术的能量收集振动/发电元件利用超声波高速振动发电元件的情况下，具有由于噪音而降低能量的发生的问题，尤其多层结构的摩擦/振动元件具有能量发生与储存的衰减现象更增大的问题。


技术实现要素：

3.技术问题
4.本发明旨在解决上述问题，其目的在于最小化现有技术的多层结构的摩擦/振动发电元件的能量储存衰减现象，提高利用超声波的摩擦/振动发电平台的能量发电及储存效率的无线充电系统。
5.技术方案
6.本发明的利用超声波医疗仪器的体内插入仪器的无线充电系统的特征在于包括多个非导电体及延伸配置在多个非导电体之间的区域且随着反复地接触与分离，基于超声波通过摩擦及振动进行发电的多个导电体。
7.多个导电体的形状取决于多个非导电体构成的层的层数。
8.非导电体包括第一非导电体、配置在第一非导电体的下部的第二非导电体、配置在第二非导电体的下部的第三非导电体，包括第一非导电体与第二非导电体之间的第一区域、第二非导电体与第三非导电体之间的第二区域。
9.导电体包括从第一区域向所述第二区域延伸配置的第一导电体及第二导电体，所述第二导电体配置在第一导电体的下部。
10.在第一区域及第二区域，第一导电体及第二导电体的延伸方向相反。
11.第一非导电体的上部还包括充电天线，充电天线配置成线圈形态，或配置成pcb天线，或具有像mems传感器的格子形图案。
12.技术效果
13.本发明的能量收集结构构成为连续的大面积形态，与现有非连续多层结构的摩擦/振动发电元件相比具有在利用超声波的摩擦/振动的能量发电方面能够提供更高效率的效果。
14.根据本发明，能量收集结构的剖面积构成使得与层为多层的现有技术相比针对高频超声波的振动频率下降，因此具有噪声及噪音减小的效果。
15.根据本发明，基于摩擦/振动的能量发电元件最上端部具有能够储存超声波能量的图案，因此具有能够最小化能量损失的效果。
16.本发明的效果不限于以上提及的效果，本领域所属技术人员可通过以下记载明确理解未提及的其他效果。
附图说明
17.图1示出本发明的实施例的利用超声波医疗仪器的体内插入仪器的无线充电系统；
18.图2示出本发明的实施例的超声波发电构成；
19.图3至图6示出本发明的实施例的超声波发生能量储存结构。
具体实施方式
20.参见附图及结合附图具体说明的实施例便可明确本发明的上述目的、其他目的、优点、特征及其实现方法。
21.但本发明并不受限于以下公开的实施例，而是可以以不同的多种形态实现，以下实施例只是为了使本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易理解发明的目的、构成及效果而提供的，本发明的权利范围由技术方案的记载来定义。
22.另外，本说明书中使用的术语用于说明实施例，而并非限定本发明。本说明书中单数型语句在无特殊记载的情况下还包括复数型。说明书中使用的“包括(comprises)”及/或“包含的(comprising)”是指记载的构成要素、步骤、动作及/或元件不排除存在或还有一个以上的其他构成要素、步骤、动作及/或元件。
23.以下为了帮助本领域技术人员理解，首先对本发明的背景进行说明，然后对本发明的实施例进行说明。
24.对利用摩擦电的能量收集来讲，当两个不同的物质接触(pressed)的情况下出现因摩擦带电而表面带电的现象。
25.两个物质分离(releasing)的情况下，由于静电感应现象补偿电荷蓄积到上、下电极，从而电流通过外部电极流动直至达到电荷均衡。
26.两个物质重新靠近(pressing)的情况下，原本蓄积的补偿电荷消失，因此通过外部电极流动与一开始相反的方向的电流，通过反复的接触及分离过程使得两电极之间持续流动着交流电流(ac)。
27.现有技术的基于能量收集的电动势传递技术存在发电元件的层越增加则能量效率越下降，一定层以上的部分发电量不增加的问题。
28.并且，多层构成的能量收集振动或发电元件在用超声波使发电元件高速振动的情况下，发生元件之间吸附、噪声及噪音问题。
29.并且，随振动发生的元件能量的损失与负压成比例，频率越高则损失越大。
30.超声波反射率(γ)可以如以下[数学式1]表示。
[0031]
[数学式1]
[0032][0033]
其结果，用超声波通过率t假设可超声波发电的振动/摩擦能量的情况下，如以下[数学式2]所示。
[0034]
[数学式2]
[0035][0036]
因此，频率上升的情况下，随着通过率减小且反射率增大，因此需要提高利用超声波的能量发电元件的吸收率。
[0037]
本发明旨在解决上述问题，提供一种能够最小化现有技术的非连续的多层结构的摩擦/振动发电元件的能量储存衰减现象，并且提高利用超声波的摩擦/振动发电元件的能量储存效率的无线充电系统。
[0038]
参见图1，本发明的实施例的无线充电系统是在人体或动物插入型(嵌入)仪器中驱动基于超声波发电元件进行发电，包括可应用于需要电力的所有体内插入型仪器(心脏起搏器、胃肠道治疗仪、脊椎神经刺激仪、痴呆用脑治疗仪、关节仪等)或动物型前临床监视仪器(压力、ecg、温度等)的充电元件。
[0039]
本发明的实施例的无线充电系统包括利用超声波诊断仪器(7.5hz～20mhz)或在治疗用超声波(0.5-50mhz)使用的超声波医疗仪器驱动基于超声波发电元件进行发电的人体或动物型插入型仪器的充电接收器。
[0040]
参见图2，本发明的实施例的无线充电系统包括超声波发电元件(charger)21、储存利用在超声波发电元件21发电的能量的充电/电池管理电路(chargin g circuit)22。
[0041]
图2中实线箭头表示电源流动，第一虚线箭头表示电池信息，第二虚线箭头表示体内插入型驱动板的能量(电力)状态信息。
[0042]
超声波发电元件21可在插入体内的所有仪器连续驱动。
[0043]
参见图3，作为在医疗用仪器中使用的超声波，超声波发电元件200是利用通过垂直超声波振动发生的摩擦及超声波能量储存能量的发电元件，通过电线300向超声波发电元件200传输发生的所有电力。
[0044]
超声波发电元件200通过基于超声波的摩擦/振动发电，根据本发明的实施例，提供一种利用超声波的复合电力传输系统，包括除了超声波引起的元件的摩擦/振动能量以外还在一次接触的振动板接收超声波以转换成电能的超声波接收器，在体内插入形态下最小化构成身体的血液、肌肉、脂肪等多种介质引起的球形辐射引起的损失，并且能够通过超声波接收器使得由摩擦/振动元件构成的超声波发电元件200具有更高的能量转换效率且优化能量传递效率。
[0045]
根据本发明的实施例，包括接收超声波并转换成电能的超声波接收装置(元件)，超声波发生装置包括配置有多个超声波元件的图案。
[0046]
图3至图5示出本发明的实施例的超声波发生能量储存结构。
[0047]
超声波接收装置为了位于因超声波的球形辐射而扩散的效果最少的位置，最上端包括初始接触的复合超声波元件。
[0048]
本发明的实施例的利用超声波医疗仪器的体内插入仪器的无线充电系统包括第一非导电体220、配置在第一非导电体的下部的第二导电体230、配置在第二非导电体的下部的第三非导电体240。
[0049]
第一非导电体220的上部，即最上端配置有充电天线210，充电天线210可配置成线圈形态，或配置成pcb天线，或具有如mems传感器的格子形的图案。
[0050]
第一导电体250从第一非导电体220与第二非导电体230之间的区域向第二非导电
体230与第三非导电体240之间的区域延伸配置。
[0051]
第二导电体260从第一非导电体220与第二非导电体230之间的区域向第二非导电体230与第三非导电体240之间的区域延伸配置。
[0052]
在第一非导电体220与第二非导电体230之间的区域、以及在第二非导电体230与第三非导电体240之间的区域，第一导电体250与第二导电体260是向相反的方向延伸配置的。
[0053]
参见图4及图5，第一导电体250配置成形状，第二导电体260配置成形状。
[0054]
上述例对非导电体包括第一非导电体220、第二非导电体230、第三非导电体240从而共有三个层(layer)的情况下导电体250、260的形状进行了说明，随着非导电体的层的数增加，配置成在非导电体之间的空间延伸的形态的导电体的形状发生变形。例如，非导电体的层数为4的情况下，导电体可如图6配置成“s”形状。或者可以反复连续的“s”形状以形成为多层。
[0055]
在第一非导电体220与第二非导电体230之间的区域、以及在第二非导电体230与第三非导电体240之间的区域，第二导电体260配置在第一导电体250的下部。
[0056]
第一导电体250及第二导电体260在反复接触及分离的过程中发生交流电，通过电线300传输由此发生的电力。
[0057]
根据本发明的实施例，通过相连的剖面构成能量收集结构以实现连续的大面积形态，与现有技术的多层结构相比在摩擦与振动的能量发电方面提供更高的效率。
[0058]
元件的特征为单位面积越大、连接性越大且电极与电极之间的距离越小，则具有更优良的特性。
[0059]
将能量储存视为c的情况下，n为层(layer)的数量，ε0为真空的介电常数，ε3为相对介电常数，是对应于材料和频率的介电常数，a为面积(m2)，ds为电极与电极之间的距离(平均)。
[0060]
每增加独立的层都发生损失(k
r
)，从而提供如[数学式3]所示的模型。
[0061]
[数学式3]
[0062][0063]
本发明的实施例的无线充电系统为层少且面积大，并且层与层之间的间隔最小化，从而能够最小化与层相关的损失率。
[0064]
根据本发明的实施例，由通过阳极构成的一个或少数层构成，衰减模型简化成如[数学式4]所示，只要最小化电极之间的距离就能够持续增大发电效率。
[0065]
[数学式4]
[0066][0067]
另外，本发明的实施例的利用超声波医疗仪器的体内插入仪器的无线充电系统实现方法可在计算机系统实现，或者可存储在存储介质。计算机系统可包括至少一个处理器、
存储器、用户输入装置、数据通信总线、用户输出装置、存储空间。上述各构成要素通过通信总线进行数据通信。
[0068]
计算机系统还可以包括耦合于网络的另外接口。处理器可以是中央处理装置(central processing unit(cpu))或处理存储在存储器及/或存储空间的指令的半导体装置。
[0069]
存储器及存储空间可包括多种形态的易失性或非易失性存储介质。例如存储器可包括rom及ram。
[0070]
因此，本发明的实施例的利用超声波医疗仪器的体内插入仪器的无线充电系统的实现方法可通过能够在计算机运行的方法实现。本发明的实施例的利用超声波医疗仪器的体内插入仪器的无线充电系统实现方法在计算机装置执行时，计算机可读指令可执行本发明的方法。
[0071]
另外，上述本发明的利用超声波医疗仪器的体内插入仪器的无线充电系统实现方法可作为计算机可读代码实现于计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包括存储有计算机系统可读取的数据的所有种类的存储介质。例如，可以有rom(read only memory)、ram(random access memory)、磁带、磁盘、闪存、光数据存储装置等。并且，计算机可读存储介质也可以分散于通过计算机通信网连接的计算机系统，作为能够以分散方式读取的代码存储运行。
[0072]
以上以本发明的实施例为中心进行了说明。本发明所属技术领域的一般技术人员应理解本发明在不超出本发明的本质特性的范围可以以变形的形态实现。因此应从说明的观点而不是限定的观点考虑公开的实施例。本发明的范围示于专利权请求范围而不是上述说明，与之等同的范围内的所有差异也应被解释为包含于本发明。