植入式医疗设备经皮能量充电系统设计与实验

发布时间：2017-05-21 11:00

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【摘要】：基于电磁耦合原理设计了一套应用于植入式医疗设备经皮能量充电系统,解决了因拖缆供电或更换电池而多次手术的不便和隐患。建立了传输链路等效模型,分析了线圈品质因数和接收端等效负载对系统传输效率和接收电压的影响,优化线圈设计,设计了隔离式电池管理充电电路。实验结果表明,新式14股双层Litz线串联线圈性能满足实际应用要求,在有效充电距离10～38 mm内,最大接收功率和传输效率分别为2 400 mW(23 mm,54%)和81%(11 mm,870 mW)。此外,针对不同的充电过程中等效负载电阻的变化,系统无需复杂的控制电路,依靠自身的阻抗特性响应即可保证体内接收电压均在安全范围内变化。
【作者单位】： 上海交通大学电子信息与电气工程学院医学精密工程与智能系统研究所;
【关键词】： 植入式医疗设备 经皮能量传输 充电电池
【基金】：国家自然科学基金(31170968,30800235) 上海交通大学“医工(理)”交叉研究基金(YG2009ZD103)资助项目
【分类号】：R318.6;TM910.6
【正文快照】： 1引言植入式医疗设备,如人工肛门括约肌[1],胃肠道刺激器[2]、心脏起搏器[3]和神经刺激器[4]等,在治疗各种疾病过程中扮演着越来越重要的角色,并且得到了广泛的临床应用。但能量供给问题一直是上述设备的“瓶颈”,早期体外拖缆式供电方式因其术后的高感染率和并发症已被淘汰[5

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 许茜茜;刘华;颜国正;;植入式人工肛门括约肌系统的实现及动物实验[J];中国组织工程研究;2012年13期

2 辛文辉;颜国正;王文兴;贾智伟;;胶囊内窥镜能量接收稳定性研究[J];仪器仪表学报;2009年11期

3 刘志强;颜国正;克磊;翁晓靖;;新一代反馈式人工肛门括约肌系统的研究[J];仪器仪表学报;2013年05期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 贾智伟;颜国正;石煜;朱柄全;;胶囊内窥镜的无线能量传输系统优化设计[J];电子测量与仪器学报;2011年12期

2 王永兵;颜国正;克磊;张根福;罗芸葆;翁晓靖;;新型人工肛门括约肌系统的初步实验研究[J];生物医学工程与临床;2013年04期

3 李长生;张合;;基于非铁磁性金属管的无线能量与信息同步传输技术[J];仪器仪表学报;2011年05期

4 刘志强;颜国正;克磊;翁晓靖;;新一代反馈式人工肛门括约肌系统的研究[J];仪器仪表学报;2013年05期

5 李建国;唐成先;杨雪峰;尚献会;程家平;;超声波探测系统模拟肠内容物感知神经的作用[J];中国组织工程研究;2013年37期

6 刘志强;颜国正;克磊;颜胜;;人工肛门括约肌无线经皮供能系统及实验研究[J];仪器仪表学报;2013年12期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 姜恩宇;基于直肠感知功能重建的人工括约肌系统研究[D];上海大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 郭子平;基于无线能量传输技术的植入式动物生理参数遥测系统研究[D];上海交通大学;2012年

2 翁晓靖;基于无线能量传输的人工肛门括约肌系统及实验研究[D];上海交通大学;2013年

3 李宝伟;基于无线充电技术的植入式胃肠电刺激系统的研究[D];上海交通大学;2013年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 麦宋平;张春;晁军;王志华;;一种带植入式数字信号处理器的新型人工耳蜗系统(英文)[J];半导体学报;2008年09期

2 林宏城;苏丹;康亮;任东林;;人工肛门括约肌的研究进展[J];结直肠肛门外科;2009年04期

3 周煜;于歆杰;李臻;程锦闽;王崇慧;王琳;;无线经皮能量传输系统的试验研究和分析[J];电工技术学报;2010年07期

4 潘园园;颜国正;黄标;;基于IA4420微型双向射频通信系统[J];测控技术;2006年05期

5 马官营;颜国正;何秀;;基于电磁感应的消化道内微系统的无线供能[J];上海交通大学学报;2008年05期

6 郭旭东;颜国正;姜萍萍;;Feasibility of Localizing in vivo Micro-devices with Electromagnetic Methods[J];Journal of Shanghai Jiaotong University(Science);2008年05期

7 许茜茜;刘华;颜国正;;植入式人工肛门括约肌系统的实现及动物实验[J];中国组织工程研究;2012年13期

8 张思杰,彭承琳,郑小林,刘艳,皮喜田,侯文生;基于MEMS技术的胃肠道无线内窥镜的研究[J];仪器仪表学报;2005年07期

9 李长生;张合;;基于非铁磁性金属管的无线能量与信息同步传输技术[J];仪器仪表学报;2011年05期

10 施诚仁,吴晔明,金凌宇,潘伟华,陈其民,吴燕,李敏,王玲华,朱承梁;新型人工泵式肛门括约肌研制与其排便作用观察[J];中华小儿外科杂志;2001年05期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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2 铁金;;选用充电电池之误区[J];山东农机化;2009年07期

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4 Dan Strassberg;;电池测试:万象更新,测试方法依然故我[J];电子设计技术;2001年04期

5 李有观;;科技动态[J];世界有色金属;2010年08期

6 白大平;怎样选择合适的电池[J];内蒙古质量技术监督;1995年01期

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10 陈勇,李道宇,任炯龙;便携式直流电源的研制[J];移动电源与车辆;2001年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

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2 林贵祥;黄成亮;;长洲水利枢纽计算机监控系统设计及功能特点[A];中国水力发电工程学会信息化专委会2009年学术交流会论文集[C];2009年

3 崔明浩;刘丽;卓放;王兆安;;非接触感应电能传输系统中可分离变压器磁场的有限元仿真分析[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集（下册）[C];2006年

4 吴雅仙;唐致远;王虹;;金属氧化物超级电容器的研究进展[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年

5 桑永礼;;移动通信基站交流供电方案探讨[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年

6 罗瑞合;;变桨距风力发电机组液压系统设计时应考虑的几个问题[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年

7 李名加;康强;常安碧;;Tesla变压器形成线电压测量系统设计[A];中国工程物理研究院科技年报（2005）[C];2005年

8 贾芙蓉;王旭;孙亚飞;;基于DSP的磁场定向矢量控制系统设计[A];第11届全国电气自动化电控系统学术年会论文集[C];2002年

9 张琦;郑明森;王，

本文编号：383419