本文關(guān)鍵詞：植入式心臟起搏器的諧振磁耦合無(wú)線(xiàn)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(wú)法及時(shí)進(jìn)行能量補(bǔ)充。針對(duì)這一問(wèn)題,本文提出了基于諧振磁耦合的無(wú)線(xiàn)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(wú)電磁污染等特點(diǎn),是目前解決植入式心臟起搏器供能問(wèn)題的有效途徑之一。本論文主要在之前國(guó)內(nèi)外諧振磁耦合無(wú)線(xiàn)能量傳輸技術(shù)研究的基礎(chǔ)上對(duì)植入式心臟起搏器的無(wú)線(xiàn)能量傳輸系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),制作了一個(gè)便于隨時(shí)隨地充電、供電的無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)能量傳輸模型及其運(yùn)作機(jī)理。通過(guò)對(duì)四種回路補(bǔ)償模型的傳輸性能及適用場(chǎng)合進(jìn)行分析最終得出了系統(tǒng)的最佳諧振補(bǔ)償方式。然后對(duì)該方式進(jìn)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(jì)了系統(tǒng)的初級(jí)發(fā)射電路以及次級(jí)接收電路。對(duì)初級(jí)電路所用到的LC振蕩電路以及次級(jí)電路所用到的整流、濾波、穩(wěn)壓電路進(jìn)行描述,最終設(shè)計(jì)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(jí)電路。3.對(duì)系統(tǒng)線(xiàn)圈以及諧振電容補(bǔ)償、匹配負(fù)載等方面進(jìn)行了分析。通過(guò)比較不同類(lèi)型線(xiàn)圈的繞制方式,參數(shù)性能等為系統(tǒng)選擇了最合適的線(xiàn)圈并通過(guò)有限元分析軟件分析了線(xiàn)圈工作時(shí)的電磁場(chǎng),然后在已定線(xiàn)圈參數(shù)的條件下,對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)償電容進(jìn)行選擇,分析了不同補(bǔ)償電容值的選取對(duì)系統(tǒng)傳輸性能的影響,最后進(jìn)行了負(fù)載匹配。4.在之前分析的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研制,制作出初、次級(jí)電路的PCB板并將相應(yīng)電子元件進(jìn)行了焊接,然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試,通過(guò)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了封裝,制作出小型化、便攜化的起搏器諧振磁耦合無(wú)線(xiàn)能量傳輸裝置。實(shí)驗(yàn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM724;TH789

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