本文關鍵詞：基于日光輻射的有源植入式醫(yī)療器件能量供應仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有源植入式醫(yī)療器件(AMI,Active Medical Implants)可在人體內(nèi)實現(xiàn)生物信息檢測、藥物釋放和器官恢復等功能,在精準醫(yī)療、移動醫(yī)療等領域具有廣泛的應用前景。另一方面,有源植入式醫(yī)療器件需在電能的驅(qū)動下工作,而植入式電池電量有限,限制了AMI的使用壽命。同時,目前已有的AMI體外充電方法也難以滿足AMI安全、長期供電要求。針對上述問題,本論文提出并研究了一種基于日光輻射的AMI能量供應方法,完成了該方法的建模、仿真和物理實驗驗證。所做的主要工作包括:(1)建立了基于日光輻射的AMI能量供應模型。包括:日光光源模型,人體皮膚組織模型,菲涅爾透鏡模型和光電池模型等。同時,通過TracePro仿真確定了菲涅爾透鏡與人體皮膚組織之間的距離等參數(shù)。(2)研究了基于日光輻射的AMI能量供應仿真方法。提出了一種基于能量疊加的日光在人體組織內(nèi)傳輸?shù)姆抡娣椒?完成了日光輻射的參數(shù)分析;通過仿真研究確定了菲涅爾透鏡與光電池的相對位置。在此基礎上,實現(xiàn)了基于Monte Carlo方法的日光在人體組織內(nèi)的傳輸仿真。(3)開展了基于日光輻射的AMI能量供應仿真研究。仿真了日光在人體脂肪層、肌肉層內(nèi)的傳輸過程,分析了其光能流率分布;通過日光在多層人體組織內(nèi)的傳輸仿真,研究了其光能流率分布和總光通量分布。最終,為基于日光輻射的AMI能量供應裝置設計提供了依據(jù)。(4)開展了基于日光輻射的AMI能量供應物理實驗驗證。建立了基于日光輻射的AMI能量供應實驗裝置,進行了相關物理實驗,并對實驗數(shù)據(jù)與仿真結果進行了對比分析。本論文提出了一種基于日光輻射的AMI能量供應方法,建立了基于日光輻射的AMI能量供應模型,完成了日光在人體皮膚組織中傳輸?shù)姆抡娣治?通過物理實驗驗證了基于日光輻射的AMI能量供應方法的可行性。所取得的進展為最終形成一種便利、持久、環(huán)保的新型體外AMI能量供應方法奠定了研究基礎。
【關鍵詞】：有源植入式醫(yī)療器件 日光輻射 能量供應 Monte Carlo方法
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R197.39;TP391.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 AMI能量供應研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 壓電方法12-13
• 1.2.2 電磁耦合方法13
• 1.2.3 熱電方法13-14
• 1.2.4 光學方法14-15
• 1.3 基于日光輻射的AMI能量供應15-16
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 基于日光輻射的AMI能量供應建模18-33
• 2.1 基于日光輻射的AMI能量供應方法18-20
• 2.1.1 原理分析18-19
• 2.1.2 總體方案19-20
• 2.2 日光光源建模20-23
• 2.2.1 太陽位置參數(shù)20-21
• 2.2.2 光譜分析21-22
• 2.2.3 能量分布22-23
• 2.3 菲涅爾透鏡模型23-27
• 2.3.1 參數(shù)分析24
• 2.3.2 功能驗證24-27
• 2.4 人體皮膚組織建模27-30
• 2.4.1 幾何建模28
• 2.4.2 光學參數(shù)28-30
• 2.5 光電池模型30-32
• 2.6 本章小結32-33
• 第3章 基于日光輻射的AMI能量供應仿真方法33-45
• 3.1 MC理論及其實現(xiàn)過程33-37
• 3.1.1 MC理論33-34
• 3.1.2 實現(xiàn)過程34-37
• 3.2 基于MC理論的日光輻射傳輸仿真方法37-39
• 3.3 日光輻射參數(shù)分析39-41
• 3.4 皮膚表面光斑位置的確定41-44
• 3.5 本章小結44-45
• 第4章 基于日光輻射的AMI能量供應仿真實驗45-61
• 4.1 基于日光輻射的AMI能量供應仿真流程45-47
• 4.2 日光在單層組織內(nèi)的傳輸仿真47-55
• 4.2.1 日光在脂肪層內(nèi)的傳輸仿真47-51
• 4.2.1.1 r軸方向的光能流率分布48-50
• 4.2.1.2 z軸方向的光能流率分布50-51
• 4.2.2 日光在肌肉層內(nèi)的傳輸仿真51-55
• 4.2.2.1 r軸方向的光能流率分布51-54
• 4.2.2.2 z軸方向的光能流率分布54-55
• 4.3 日光在多層組織內(nèi)的傳輸仿真55-60
• 4.3.1 r軸方向的光能流率分布55-57
• 4.3.2 z軸方向的光能流率分布57-59
• 4.3.3 總光通量分布59-60
• 4.4 本章小結60-61
• 第5章 基于日光輻射的AMI能量供應物理實驗驗證61-70
• 5.1 實驗裝置設計61-66
• 5.1.1 整體結構61-63
• 5.1.2 體外模擬模塊63
• 5.1.3 體內(nèi)模擬模塊63-65
• 5.1.4 數(shù)據(jù)采集與顯示模塊65-66
• 5.2 實驗結果及分析66-69
• 5.2.1 條件設置66-67
• 5.2.2 能量分析67-68
• 5.2.3 應用分析68-69
• 5.3 本章小結69-70
• 第6章 總結與展望70-72
• 6.1 工作總結70-71
• 6.2 下一步研究工作71-72
• 參考文獻72-75
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文與研究成果清單75-76
• 致謝76

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本文編號：326897