植入式醫(yī)療設備的無線充電系統(tǒng)研究與優(yōu)化設計.pdf

1、隨著當代科學技術和醫(yī)療水平的蓬勃發(fā)展，可植入醫(yī)療設備的問世在醫(yī)學診斷、治療和監(jiān)測等方向發(fā)揮重要作用。但是，傳統(tǒng)植入型醫(yī)療設備卻一直面臨著的一些難題，例如，電池使用壽命短，頻繁的手術更換電池將易導致傷口感染，以及體內電池在進行充電時會使得組織局部溫度過高等。然而，無線能量傳輸技術可以有效解決上述存在的各種問題。它主要通過近場磁場耦合的形式，不僅透過皮膚及其它組織將電能傳遞給植入元件部分，同時還能夠實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)交互，因此被廣泛應用于植入式醫(yī)

2、療電子系統(tǒng)中。當前植入式醫(yī)療器件的無線充電系統(tǒng)中將面臨如何提高無線傳輸距離、無線充電效率，和降低人體組織特別吸收率(SAR)值以保障身體健康不受電磁輻射的危害等難題。
　　本文基于耦合模理論分析雙線圈無線能量傳輸系統(tǒng)的基本原理，以計算雙圓環(huán)線圈在不同結構時對應的互感大小、提高無線充電系統(tǒng)的傳輸效率和降低天線近場電場輻射的SAR值為切入點，設計了一套具有高效性和安全性的植入式雙圓環(huán)無線充電系統(tǒng)。該系統(tǒng)由體外發(fā)射電路、雙線圈耦合結構、

3、體內接收電路以及負載元件組成。對上述無線充電系統(tǒng)，本文主要開展的研究工作如下:
　　首先，介紹了植入式醫(yī)療設備中無線充電系統(tǒng)的相關研究背景以及國內外無線能量傳輸技術的發(fā)展史，并且分析了無線能量傳輸系統(tǒng)的基本工作原理。
　　其次，基于兩環(huán)形線圈互感計算理論的基礎上，分析討論影響系統(tǒng)傳輸效率的主要因素。采用紐曼積分公式法和Grover法分別計算包括雙平行圓環(huán)線圈的共軸、軸向偏移、徑向旋轉和具有一定寬度和厚度四種結構對應的線圈互感