【摘要】：如今全球依靠植入式醫(yī)療裝置維持正常生活的人群比較龐大,而像心臟起搏器此類相對較大的植入式有源裝置,大多采用一次性電池或者有線方式進行供電。針對這些方式面臨電池電量耗盡及有線皮膚感染等問題出現(xiàn)的弊端,本文旨在設計一套透過人體組織進行能量耦合時傳輸效率良好、體內(nèi)外信息交互、小型化且滿足人體組織輻射安全性要求的無線充電系統(tǒng)。本文首先通過查閱各大品牌起搏器了解其供電需求,并選擇符合起搏器充放電特性的鋰電池用作系統(tǒng)充電對象。然后根據(jù)實際供電需求分別搭建體內(nèi)外諧振耦合式無線供電模塊、體內(nèi)外CC1101無線通信模塊、低電量自動報警模塊等系統(tǒng)層面上的功能框圖以完成其總體框架設計。其次,根據(jù)體外模塊功能框圖采用兩級功放結(jié)構(gòu)放大信號源28.2MHz正弦信號,輸入到平面螺旋型體外電能發(fā)送線圈以搭建體外無線充電平臺。并根據(jù)體外通信功能需求設計STM32主控制電路,顯示電路及低電量報警電路等,并將可充電的體外通信模塊集成到一塊7.5cm×6.6cm的二層PCB板上。根據(jù)體內(nèi)模塊功能框圖分別設計STM32主控制電路、體內(nèi)Buck-Boost電壓轉(zhuǎn)換模塊、以CW2015芯片為核心的電池信息采集電路,通過比較分析各濾波器直流電壓輸出,確定CLC型濾波器作為體內(nèi)小型印刷螺旋接收線圈的整流電路濾波器。最后將平面螺旋線圈和各體內(nèi)硬件模塊集成到一塊4cm×5cm的四層PCB板上。然后,在搭建好硬件平臺基礎上,以CC1101無線數(shù)據(jù)傳輸模塊為核心,在保證體內(nèi)外數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)那疤嵯聦w內(nèi)通信模塊進行低功耗軟件設計,包括采用中斷方式喚醒STM32,CC1101進行WOR(無線喚醒)功能配置等。起搏器電池低電量時,體外模塊STM32中斷產(chǎn)生并驅(qū)動聲光報警。最后,選用環(huán)氧樹脂作為本系統(tǒng)新型起搏器外殼材料制作出尺寸為68.83mm×65.53mm×21mm的兩層起搏器外殼對系統(tǒng)進行安裝。通過搭建系統(tǒng)測試平臺,用豬肉模擬人體胸腔測得大對小平面螺旋線圈在90mm以內(nèi)傳輸效率為7%以上,并結(jié)合無線通信模塊,測試發(fā)射線圈距離豬肉表層50mm時的電池充電效果。利用HFSS軟件建立皮膚層、脂肪層和肌肉層三層模型模擬人體胸腔結(jié)構(gòu),對通信天線和供電線圈進行電磁輻射安全性分析。結(jié)果表明在建議的供電距離內(nèi)最大平均SAR值滿足國際電磁輻射安全標準ANSI/IEEE規(guī)定或醫(yī)用射頻場安全標準,并且在測試距離內(nèi)符合國際認證標準TCO99規(guī)定的人體電磁場照射限值。
【圖文】：

第一章 緒論據(jù)。1968 年，Peter Glaser 首次提出了太空太陽能發(fā)電廠的概念[31]，總的想法個能夠?qū)⑻柲苁占降陌l(fā)電衛(wèi)星。通過利用微波或激光將能量傳送到裝置，然后將能量轉(zhuǎn)化為標準電能供人類使用。 自從 20 世紀 80 年代、美國等國家陸續(xù)研究太空中的空間太陽能電站[32-33]。如圖 1-1 所示，，程度上促進了無線供電技術(shù)的發(fā)展。

圖 1-1 太空中的空間太陽能電站示意圖J.T.Boys 領(lǐng)導的課題組開始展開對無線供電技術(shù)式無線供電的相關(guān)概念，并通過實驗取得了許多技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，MIT 以 Marin Soljacic 為首的研究團隊演示了線供電技術(shù)，他們以無線的方式點亮了一米外功是電能傳輸效率會隨著線圈之間距離的增大急劇電動牙刷就是利用這種原理來進行無線供電的。驗宣布了磁耦合諧振無線供電技術(shù)的誕生，如圖個 2 米外功率為 60W 的燈泡。與電磁感應方法相距離，此外，可以一對多地進行無線供電。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM910.6

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號：2710670