手術室無線供電系統技術方案

一種手術室無線供電系統，包括設置于手術床底部的接收線圈和設置于手術室地面的發射線圈組，以及相應的電路。本系統，在手術室地面鋪設發射線圈組，在手術床底部設置接收線圈，通過功率檢測及反饋調節電路自動根據手術設備的功耗情況調節發射線圈的發射功率，配合相應的防干擾措施，可以在保證不影響手術設備工作的條件下，極大地降低手術室供電系統的布線復雜程度。配合不間斷電源、相應的儲能設備以及通信模塊，本系統能夠有效保證供電安全，基本實現除氣管、插管外，手術床周無布線的理想狀態。便于術者及助手的走動、換位，提高手術效率。

Wireless power supply system in operation room

The utility model relates to a wireless power supply system for an operation room, comprising a receiving coil arranged at the bottom of an operating bed, a transmitting coil set arranged on the ground of an operation room, and a corresponding circuit. This system, laying in the operation room ground transmitting coil group, receiving coil is arranged in the surgical bed bottom by transmitting power detection and feedback control circuit automatically according to the power equipment operation regulation of the transmitting coil, with anti interference measures, can ensure that does not affect the operating condition of the equipment, greatly reduce the wiring of the operation room the complexity of the power supply system. With the uninterrupted power supply, the corresponding energy storage equipment and communication module, the system can effectively ensure the safety of power supply, and basically realize the ideal condition of no routing in the operating bed except the trachea and the intubation. It is convenient for the assistant and the assistant to move and change positions so as to improve the operation efficiency.

【技術實現步驟摘要】
手術室無線供電系統
本專利技術涉及低壓供電系統，尤其涉及一種針對手術室環境的無線供電系統。
技術介紹
現代手術的順利完成離不開各種有源醫學電氣電子設備，如電鉆、電刀、電凝、心血監護等。這些設備都是為了現代化的手術特意設計，有些設備是手術器械的革命，如雙極電凝的止血作用，省卻了絲線結扎的繁雜和松動。但這些電器需要在手術床旁邊配置各式各樣的供電設備。而不同規格、不同用途的供電設備均需要通過不同的接口及粗細、長短不一的導線與手術床上或醫生手中的器械相連。因此，手術床周圍的導線錯綜復雜，很難排布，雜亂的導線給術者和助手的活動帶來不便，甚至可能導致災難性事故。如全神貫注于手術的術者或助手在移動時沒有留神腳下或身邊的線路，就會拉動電線甚至被絆倒。在搶救過程中這一問題尤為突出。為此，一些手術室嘗試配備供電吊塔，從頂棚引下來的供電主體或插座，為手術室電器設備供電。但是不同廠家的設備規格不統一，大大小小的設備堆砌、散落必然需要占據大量空間。另一種解決手術設備連線的方式是采用無線供電技術。但現有的無線供電技術主要針對的還都是家用設備，比較典型的是無線手機、平板電腦、筆記本電腦等充電設備，或無線供電樁，無線供電的照明燈等。針對醫用無線設備，尤其是手術器械、無線攝像系統，無線信號傳輸，或無線通訊指揮機器人手臂，無線充電的電子體溫計等，目前尚無無線供電設備與之匹配。目前醫用無線供電系統的大多局限于小功率無線供電。例如，譚永宏的無線供電的醫用工作站，以無線供電模式來解決輸液泵、監測儀等不同設備都通過一個接線板供電。但這種接線板容易因液體滴落其上而發生短路。何淑珍專利技術的植入式自適應無線傳輸方法和系統。該系統包括體外無線電源發射單元及體內無線電源接收和恢復單元，為克服液體造成的供電設備短路問題提供了啟示，并實現了根據植入體內設備對所需電量的變化進行體外無線電源發射功率的自適應調節。該專利技術避免由于無線電源傳輸距離的變化導致的體外對植入體內設備供電不足與過量的問題，提高了供電的可靠性及安全性。但該專利技術所提供的供電方案，其供電電能和功率均較低，只能解決纖小植入體一類低功率設備的近距離無線供電，無法滿足手術室多個電器或設備的供電需求。醫用器械通常需要遠距離、大功率無線供電。但大功率無線充電所用的電磁場比較強，通常會干擾手術室里的各種電子設備，導致心電監護系統、金屬器械帶有感應電流，尤其，環狀金屬設備所受感應電流還會更強。而現有技術條件下，并沒有合適的方法能夠解決大功率無線充電設備所造成的電磁干擾以及感應電流。因此，目前急需一種能夠解決手術室遠距離、大功率可靠供電時，無線供電線圈所產生的電磁干擾與感應電流影響的技術。
技術實現思路
為了解決現有技術存在的不足，本專利技術的目的在于提供一種手術室供電系統，包括發射端電路、至少一個發射線圈、接收端電路和至少一個與所述發射線圈頻率相匹配的接收線圈：所述發射線圈鋪設于手術室地面，所述接收線圈設置于手術床底部，所述接收端電路設置于手術床床體內；所述發射端電路包括依次串接的三相進線模塊、數控直流電源和逆變電路，其中，所述三相進線模塊連接所述數控直流電源的交流輸入端，所述數控直流電源的直流輸出端連接所述逆變電路的直流輸入端，所述逆變電路的交流輸出端連接所述發射線圈的輸入端；所述三相進線模塊用于將電網能量輸入至手術室供電系統，所述數控直流電源用于根據要求產生直流電，所述逆變電路用于將數控直流電源輸出的直流電轉化為能夠通過線圈進行電磁輻射的交流電，所述接收端電路包括依次串接的整流電路、逆變器、不間斷電源和電源輸出裝置，其中，所述整流電路的交流輸入接口連接所述接收線圈的輸出接口，所述整流電路的直流輸出接口連接所述逆變器的直流輸入接口，所述整流電路由4個二極管橋接構成，用于將接收線圈接收到的交流信號轉化為直流；所述逆變器的交流輸出接口連接所述不間斷電源的輸入接口，用于將所述整流電路輸出的直流信號轉化為220V50Hz的交流電；所述不間斷電源的輸出接口連接所述電源輸出裝置，用于在線路故障時報警并提供穩定的電能輸出。所述發射端電路將電能轉換為電磁能量通過發射線圈向對應的接收線圈進行輻射，所述接收線圈在接收到對應發射線圈的電磁輻射能量后通過接收端電路將電磁能量轉化為電能，通過其內的電源輸出裝置輸出至相應的手術儀器設備。所述接收線圈面積較大，可同時覆蓋多各發射線圈。當所述發射線圈或所述接收線圈為多組線圈時，可通過發射端電路或接收端電路的相應控制單元進行控制，通過線圈之間的感應耦合關系控制位于接收線圈范圍外的發射線圈不工作，以節省電能并避免不必要的電磁輻射干擾。隨著手術床的移動，系統可自動選擇接收線圈覆蓋范圍內的發射線圈進行工作。進一步的，上述系統中，為進一步避免電磁輻射干擾，所述發射線圈或所述接收線圈還可設置于屏蔽結構內，所述屏蔽結構包括設置于所述發射線圈或所述接收線圈非輻射方向上的金屬框、金屬網、或金屬板。由于本系統中發射線圈和接受線圈均接近地面附近，發射線圈將電磁能量通過地面輻射至接收線圈，因此所述發射線圈或接收線圈的輻射方向均為對地的方向，費輻射方向均為不對地的各向。進一步的，上述系統中，為進一步保證系統各模塊共地避免干擾，所述手術床的底輪為金屬輪，所述屏蔽結構、發射端電路和接收端電路連接所述金屬輪，通過所述金屬輪接地。進一步的，上述系統中，為進一步避免發射端電路工作產生的電磁干擾，所述發射端電路設置于屏蔽柜內，所述屏蔽柜還可設置調節所述數控直流電源的控制接口。所述數控直流電源根據控制接口設置的參數產生合乎要求的直流電。所述控制接口包括可進行控制操作的面板、計算機接口或控制芯片接口等。進一步的，上述系統中，為避免無線充電電磁場干擾手術室內無線數據通信系統，所述發射線圈和所述接收線圈的工作頻率選擇4k至9kHz的低頻，避開通信頻段。同時，為保證系統對電能的利用效率，上述系統中，所述發射端電路和所述接收端電路分別還包括相互配合的發射端LSK解調模塊和接收端LSK調制模塊；所述發射端LSK解調模塊環接于所述數控直流電源與所述發射線圈之間，所述發射端LSK解調模塊包括功率信息解調單元和控制單元；所述功率信息解調單元用于解調所述發射線圈接收到的功率信息，所述控制單元用于根據所述解調單元解調出的功率信息調節所述數控直流電源的輸出功率；所述控制單元包括嵌入式MCU；所述接收端LSK調制模塊環接于所述電源輸出裝置與所述接收線圈之間，所述接收端LSK調制模塊包括PWM誤差采樣單元和功率信息調制單元；所述PWM誤差采樣單元用于采集所述電源輸出裝置輸出的功率信息，所述功率信息調制單元用于將所述功率信息調制至能夠通過所述接收線圈進行輻射的信號。進一步的，上述系統中，為保證無線供電出現故障時的供電，所述不間斷電源還包括蓄電池，所述蓄電池設置于所述手術床的床體立柱內。在UPS(不間斷電源)報警期間，將供電系統切換至應急供電模式，通過所述蓄電池輸出電能，提供至少30分鐘以上的供電。同時，為進一步減少手術臺周圍接線，上述系統中，所述接收端電路還包括無線數據發射電路，所述無線數據發射電路與所述發射端LSK解調模塊和接收端LSK調制模塊連接，用于傳輸所述功率信息和醫療設備數據。所述醫療設備數據包括心電信號、呼吸信號等。其中，所述無線數據發射電路選擇2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種手術室供電系統，包括發射端電路(1)、至少一個發射線圈(5)、接收端電路(3)和至少一個與所述發射線圈(5)頻率相匹配的接收線圈(7)，其特征在于，所述發射線圈(5)鋪設于手術室地面(6)，所述接收線圈(7)設置于手術床(8)底部，所述接收端電路(3)設置于手術床(8)床體內；所述發射端電路(1)包括依次串接的三相進線模塊、數控直流電源(1?1)和逆變電路(1?3)，所述逆變電路(1?3)的交流輸出端連接所述發射線圈(5)的輸入端；所述接收端電路(3)包括依次串接的整流電路(3?9)、逆變器(3?10)、不間斷電源(3?11)和電源輸出裝置(3?12)，其中，所述整流電路(3?9)的交流輸入接口連接所述接收線圈(7)的輸出接口，所述整流電路(3?9)的直流輸出接口連接所述逆變器(3?10)的直流輸入接口，所述逆變器(3?10)的交流輸出接口連接所述不間斷電源(3?11)的輸入接口，所述不間斷電源(3?11)的輸出接口連接所述電源輸出裝置(3?12)。

【技術特征摘要】
1.一種手術室供電系統，包括發射端電路(1)、至少一個發射線圈(5)、接收端電路(3)和至少一個與所述發射線圈(5)頻率相匹配的接收線圈(7)，其特征在于，所述發射線圈(5)鋪設于手術室地面(6)，所述接收線圈(7)設置于手術床(8)底部，所述接收端電路(3)設置于手術床(8)床體內；所述發射端電路(1)包括依次串接的三相進線模塊、數控直流電源(1-1)和逆變電路(1-3)，所述逆變電路(1-3)的交流輸出端連接所述發射線圈(5)的輸入端；所述接收端電路(3)包括依次串接的整流電路(3-9)、逆變器(3-10)、不間斷電源(3-11)和電源輸出裝置(3-12)，其中，所述整流電路(3-9)的交流輸入接口連接所述接收線圈(7)的輸出接口，所述整流電路(3-9)的直流輸出接口連接所述逆變器(3-10)的直流輸入接口，所述逆變器(3-10)的交流輸出接口連接所述不間斷電源(3-11)的輸入接口，所述不間斷電源(3-11)的輸出接口連接所述電源輸出裝置(3-12)。2.如權利要求1所述的手術室供電系統，其特征在于，所述發射線圈(5)或所述接收線圈(7)設置于屏蔽結構(10)內，所述屏蔽結構(10)包括設置于所述發射線圈(5)或所述接收線圈(7)非輻射方向上的金屬框、金屬網、或金屬板。3.如權利要求1所述的手術室供電系統，其特征在于，所述手術床(8)的底輪(4)為金屬輪，所述屏蔽結構(10)、發射端電路(1)和接收端電路(3)連接所述金屬輪，通過所述金屬輪接地。4.如權利要求1所述的手術室供電系統，其特征在于，所述發射端電路(1)設置于屏蔽柜內，所述屏蔽柜還設有調節所述數控直流電源(1-1)的控制接口。5.如權利要求1至4任一所述的手術室供電系統，其特征在于，所述發射線圈(5)和所述接收線圈(7)的工作頻率為4k至9kHz。6.如權利要求5所述的手術室供電系統，其特征在于，所述發射端電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫建軍，高嵩，
申請(專利權)人：北京聚精瑞生醫療科技有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11