本文關(guān)鍵詞：植入式心臟起搏器的諧振磁耦合無線能量傳輸技術(shù)研究

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【摘要】：植入式心臟起搏器發(fā)明于1958年,其技術(shù)、性能等日益完善。然而,目前起搏器依然普遍采用化學(xué)電池供電,壽命有限且無法及時進行能量補充。針對這一問題,本文提出了基于諧振磁耦合的無線能量傳輸技術(shù),該技術(shù)具有能量傳輸效率高、穩(wěn)定性好、無電磁污染等特點,是目前解決植入式心臟起搏器供能問題的有效途徑之一。本論文主要在之前國內(nèi)外諧振磁耦合無線能量傳輸技術(shù)研究的基礎(chǔ)上對植入式心臟起搏器的無線能量傳輸系統(tǒng)進行設(shè)計,制作了一個便于隨時隨地充電、供電的無線能量傳輸系統(tǒng)。論文主要完成了以下工作:1.介紹了植入式心臟起搏器諧振磁耦合無線能量傳輸模型及其運作機理。通過對四種回路補償模型的傳輸性能及適用場合進行分析最終得出了系統(tǒng)的最佳諧振補償方式。然后對該方式進行仿真研究,分析系統(tǒng)的能量傳輸效率與相關(guān)參數(shù)的關(guān)系。2.設(shè)計了系統(tǒng)的初級發(fā)射電路以及次級接收電路。對初級電路所用到的LC振蕩電路以及次級電路所用到的整流、濾波、穩(wěn)壓電路進行描述,最終設(shè)計出只用輸入5-12V直流電就能得到頻率可調(diào),輸出電壓穩(wěn)定的初、次級電路。3.對系統(tǒng)線圈以及諧振電容補償、匹配負載等方面進行了分析。通過比較不同類型線圈的繞制方式,參數(shù)性能等為系統(tǒng)選擇了最合適的線圈并通過有限元分析軟件分析了線圈工作時的電磁場,然后在已定線圈參數(shù)的條件下,對系統(tǒng)補償電容進行選擇,分析了不同補償電容值的選取對系統(tǒng)傳輸性能的影響,最后進行了負載匹配。4.在之前分析的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)進行研制,制作出初、次級電路的PCB板并將相應(yīng)電子元件進行了焊接,然后對系統(tǒng)進行了測試,通過采集到的波形,數(shù)據(jù)等分析了系統(tǒng)的傳輸性能及電磁干擾、電磁兼容等情況,為系統(tǒng)找到了最佳的工作條件,最后對整個系統(tǒng)進行了封裝,制作出小型化、便攜化的起搏器諧振磁耦合無線能量傳輸裝置。實驗表明,在工作頻率及傳輸距離、輸入電壓等均穩(wěn)定的條件下,該裝置可獲得良好的能量傳輸效率和穩(wěn)定的輸出電壓供心臟起搏器使用。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM724;TH789

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本文編號：1190888