心脏起搏器无线能量传输技术研究
发布时间：2021-02-04 16:34
随着电子技术及芯片领域的快速发展,生物工程技术也出现了革新,越来越多的植入式医疗设备提高了病患的治愈率和存活率。心脏起搏器作为使用率最高的可植入人体的医疗设备,其技术和功能已经比较完善。但是,目前在临床上使用的心脏起搏器,依然采用传统的锂碘电池供电方式。由于心脏起搏器的供电系统与起搏部分是一体的,因此,当电能耗尽时,必须通过手术更换整个心脏起搏器。植入式心脏起搏器一经安装,则会伴随患者一生,治疗期间反复手术不仅容易引发感染、伤口不愈等并发症,更会对患者的心理造成压力。针对这一实际问题,本文以心脏起搏器供电系统为研究对象,建立谐振耦合无线能量传输系统模型,基于电磁感应定律和耦合模理论对系统的传输机理进行分析。研究系统的电路结构,分析不同补偿拓扑对于系统谐振补偿性能的影响。针对心脏起搏器尺寸小,生物安全性要求高的特点,设计研究适用于心脏起搏器无线能量传输系统的谐振线圈结构,并对不同参数进行分析,选定系统最优运行参数。将所设计系统载入人体模型,进行电磁暴露安全评估,判定该系统的生物安全性。主要研究内容如下:（1）运用电磁感应理论和耦合模理论分析系统能量传输原理,通过数学建模分析,明确谐振耦合...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
特斯拉塔1926年，日本的八木秀次和宇田新太郎成功发明了八木-宇田天线[15]
兰州交通大学硕士学位论文-5-2008年，美国航空航天局开展了迄今传输距离最远的微波能量传输验证试验。采用了工作频率为2.45GHz平面阵列天线作为发射天线，将20W微波能量从夏威夷毛伊岛的山顶上传输至148km外的地方。但是，此次试验由于收发天线尺寸有限，传输距离远，天线工作在远场区，导致传输效率远小于1%[21]。图1.7麻省理工大学无线电能传输实验图近年来，无线电能传输技术得到了国内外研究人员越来越多的关注，很多科技产品公司也将目光放在了非接触供电设备的开发上。无线电能传输相较于传统供能方式，具有安全性好，不易产生电火花；无输电线路，易于融入环境；使用便捷等优点。目前美国、日本、新西兰、瑞士和德国等国家相继投入大量的研究力量[22,23]。在中国，无线电能传输技术研究开始于2002年左右，清华大学、哈尔滨工业大学、重庆大学、天津工业大学、华南理工大学等各大高校均对此做了大量的研究。该技术在多领域都具有较好的发展前景，不论是军事方面、医疗设备，还是工业生产以及人们的日常电子设备，无线电能传输都具有相当重要的应用价值[24,25]，如图1.8所示，并且对电磁场相关理论的发展也具有一定的实际意义和推进作用。(a)无线供电的电动车(b)无尾电视图1.8无线电能传输应用
兰州交通大学硕士学位论文-5-2008年，美国航空航天局开展了迄今传输距离最远的微波能量传输验证试验。采用了工作频率为2.45GHz平面阵列天线作为发射天线，将20W微波能量从夏威夷毛伊岛的山顶上传输至148km外的地方。但是，此次试验由于收发天线尺寸有限，传输距离远，天线工作在远场区，导致传输效率远小于1%[21]。图1.7麻省理工大学无线电能传输实验图近年来，无线电能传输技术得到了国内外研究人员越来越多的关注，很多科技产品公司也将目光放在了非接触供电设备的开发上。无线电能传输相较于传统供能方式，具有安全性好，不易产生电火花；无输电线路，易于融入环境；使用便捷等优点。目前美国、日本、新西兰、瑞士和德国等国家相继投入大量的研究力量[22,23]。在中国，无线电能传输技术研究开始于2002年左右，清华大学、哈尔滨工业大学、重庆大学、天津工业大学、华南理工大学等各大高校均对此做了大量的研究。该技术在多领域都具有较好的发展前景，不论是军事方面、医疗设备，还是工业生产以及人们的日常电子设备，无线电能传输都具有相当重要的应用价值[24,25]，如图1.8所示，并且对电磁场相关理论的发展也具有一定的实际意义和推进作用。(a)无线供电的电动车(b)无尾电视图1.8无线电能传输应用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于目标参数最优的磁耦合谐振式无线能量传输系统频率特性分析及仿真验证[J]. 范兴明,贾二炬,高琳琳,张伟杰,焦自权,张鑫. 上海交通大学学报. 2020(04)
[2]心脏起搏器技术的研究进展综述[J]. 江锦洲,陈月明,叶继伦. 中国医疗设备. 2019(03)
[3]LCL型磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计方法研究与实现[J]. 赵靖英,周思诺,崔玉龙,赵纪新,李志刚,李义鑫. 高电压技术. 2019(01)
[4]超声波无线能量传输系统建模[J]. 李志坚,庄甘霖,吴朝晖,李斌,张秀来. 华南理工大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]感应和谐振无线电能传输技术的发展[J]. 张波,疏许健,黄润鸿. 电工技术学报. 2017(18)
[6]微波能量传输系统设计及试验[J]. 王颖,韦高,董亚洲,董士伟,付文丽,李小军,冉立新. 中国空间科学技术. 2017(03)
[7]磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望[J]. 黄学良,王维,谭林林. 电力系统自动化. 2017(02)
[8]心脏起搏器最新进展及发展趋势[J]. 石瑾,汶斌斌,于振涛,崔亚军,张永涛,王岚,程军. 生物医学工程与临床. 2016(06)
[9]植入式医疗设备电磁共振无线能量传输系统天线对人体电磁辐射安全影响的研究[J]. 宫飞翔,魏志强,丛艳平,迟浩坤,孙民贵,殷波. 中国生物医学工程学报. 2016(04)
[10]耦合谐振式无线电能传输系统的线圈优化[J]. 肖思宇,马殿光,张汉花,姚辰,唐厚君. 电工技术学报. 2015(S1)
博士论文
[1]高铁列车乘客低频电磁暴露安全评估研究[D]. 田瑞.兰州交通大学 2018
[2]体内植入器件的Witricity系统设计与实验研究[D]. 赵军.河北工业大学 2013
[3]大功率谐振式无线电能传输方法与实验研究[D]. 李阳.河北工业大学 2012
[4]植入电子器件的体导电能量传递原理及方法研究[D]. 唐治德.重庆大学 2007
硕士论文
[1]感应式电动汽车无线充电系统设计与研究[D]. 康彦阳.西安科技大学 2019
[2]经皮医疗无线供电系统的小型化多谐振线圈研究[D]. 刘涵睿.电子科技大学 2019
[3]串并补偿磁耦合谐振式无线电能传输系统的分析与设计[D]. 杨旭.华南理工大学 2018
[4]特高压交流输电线路电磁暴露安全评估研究[D]. 叶艳峰.兰州交通大学 2018
[5]经皮无线能量传输系统的研究[D]. 刘来.天津工业大学 2018
[6]植入式心脏起搏器的谐振磁耦合无线能量传输技术研究[D]. 彭康.华南理工大学 2016
[7]植入式心脏起搏器安全性风险评价及控制措施研究[D]. 梁伟.北京理工大学 2015
[8]谐振式无线电能传输系统的优化设计[D]. 王振亚.华南理工大学 2015
[9]美敦力医疗在中国心脏起搏器市场的营销策略研究[D]. 胡晔.复旦大学 2010
[10]人体植入式非接触电能传输系统的研究[D]. 张巍.南京航空航天大学 2010
本文编号：3018612
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
特斯拉塔1926年，日本的八木秀次和宇田新太郎成功发明了八木-宇田天线[15]
兰州交通大学硕士学位论文-5-2008年，美国航空航天局开展了迄今传输距离最远的微波能量传输验证试验。采用了工作频率为2.45GHz平面阵列天线作为发射天线，将20W微波能量从夏威夷毛伊岛的山顶上传输至148km外的地方。但是，此次试验由于收发天线尺寸有限，传输距离远，天线工作在远场区，导致传输效率远小于1%[21]。图1.7麻省理工大学无线电能传输实验图近年来，无线电能传输技术得到了国内外研究人员越来越多的关注，很多科技产品公司也将目光放在了非接触供电设备的开发上。无线电能传输相较于传统供能方式，具有安全性好，不易产生电火花；无输电线路，易于融入环境；使用便捷等优点。目前美国、日本、新西兰、瑞士和德国等国家相继投入大量的研究力量[22,23]。在中国，无线电能传输技术研究开始于2002年左右，清华大学、哈尔滨工业大学、重庆大学、天津工业大学、华南理工大学等各大高校均对此做了大量的研究。该技术在多领域都具有较好的发展前景，不论是军事方面、医疗设备，还是工业生产以及人们的日常电子设备，无线电能传输都具有相当重要的应用价值[24,25]，如图1.8所示，并且对电磁场相关理论的发展也具有一定的实际意义和推进作用。(a)无线供电的电动车(b)无尾电视图1.8无线电能传输应用
兰州交通大学硕士学位论文-5-2008年，美国航空航天局开展了迄今传输距离最远的微波能量传输验证试验。采用了工作频率为2.45GHz平面阵列天线作为发射天线，将20W微波能量从夏威夷毛伊岛的山顶上传输至148km外的地方。但是，此次试验由于收发天线尺寸有限，传输距离远，天线工作在远场区，导致传输效率远小于1%[21]。图1.7麻省理工大学无线电能传输实验图近年来，无线电能传输技术得到了国内外研究人员越来越多的关注，很多科技产品公司也将目光放在了非接触供电设备的开发上。无线电能传输相较于传统供能方式，具有安全性好，不易产生电火花；无输电线路，易于融入环境；使用便捷等优点。目前美国、日本、新西兰、瑞士和德国等国家相继投入大量的研究力量[22,23]。在中国，无线电能传输技术研究开始于2002年左右，清华大学、哈尔滨工业大学、重庆大学、天津工业大学、华南理工大学等各大高校均对此做了大量的研究。该技术在多领域都具有较好的发展前景，不论是军事方面、医疗设备，还是工业生产以及人们的日常电子设备，无线电能传输都具有相当重要的应用价值[24,25]，如图1.8所示，并且对电磁场相关理论的发展也具有一定的实际意义和推进作用。(a)无线供电的电动车(b)无尾电视图1.8无线电能传输应用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于目标参数最优的磁耦合谐振式无线能量传输系统频率特性分析及仿真验证[J]. 范兴明,贾二炬,高琳琳,张伟杰,焦自权,张鑫. 上海交通大学学报. 2020(04)
[2]心脏起搏器技术的研究进展综述[J]. 江锦洲,陈月明,叶继伦. 中国医疗设备. 2019(03)
[3]LCL型磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计方法研究与实现[J]. 赵靖英,周思诺,崔玉龙,赵纪新,李志刚,李义鑫. 高电压技术. 2019(01)
[4]超声波无线能量传输系统建模[J]. 李志坚,庄甘霖,吴朝晖,李斌,张秀来. 华南理工大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]感应和谐振无线电能传输技术的发展[J]. 张波,疏许健,黄润鸿. 电工技术学报. 2017(18)
[6]微波能量传输系统设计及试验[J]. 王颖,韦高,董亚洲,董士伟,付文丽,李小军,冉立新. 中国空间科学技术. 2017(03)
[7]磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望[J]. 黄学良,王维,谭林林. 电力系统自动化. 2017(02)
[8]心脏起搏器最新进展及发展趋势[J]. 石瑾,汶斌斌,于振涛,崔亚军,张永涛,王岚,程军. 生物医学工程与临床. 2016(06)
[9]植入式医疗设备电磁共振无线能量传输系统天线对人体电磁辐射安全影响的研究[J]. 宫飞翔,魏志强,丛艳平,迟浩坤,孙民贵,殷波. 中国生物医学工程学报. 2016(04)
[10]耦合谐振式无线电能传输系统的线圈优化[J]. 肖思宇,马殿光,张汉花,姚辰,唐厚君. 电工技术学报. 2015(S1)
博士论文
[1]高铁列车乘客低频电磁暴露安全评估研究[D]. 田瑞.兰州交通大学 2018
[2]体内植入器件的Witricity系统设计与实验研究[D]. 赵军.河北工业大学 2013
[3]大功率谐振式无线电能传输方法与实验研究[D]. 李阳.河北工业大学 2012
[4]植入电子器件的体导电能量传递原理及方法研究[D]. 唐治德.重庆大学 2007
硕士论文
[1]感应式电动汽车无线充电系统设计与研究[D]. 康彦阳.西安科技大学 2019
[2]经皮医疗无线供电系统的小型化多谐振线圈研究[D]. 刘涵睿.电子科技大学 2019
[3]串并补偿磁耦合谐振式无线电能传输系统的分析与设计[D]. 杨旭.华南理工大学 2018
[4]特高压交流输电线路电磁暴露安全评估研究[D]. 叶艳峰.兰州交通大学 2018
[5]经皮无线能量传输系统的研究[D]. 刘来.天津工业大学 2018
[6]植入式心脏起搏器的谐振磁耦合无线能量传输技术研究[D]. 彭康.华南理工大学 2016
[7]植入式心脏起搏器安全性风险评价及控制措施研究[D]. 梁伟.北京理工大学 2015
[8]谐振式无线电能传输系统的优化设计[D]. 王振亚.华南理工大学 2015
[9]美敦力医疗在中国心脏起搏器市场的营销策略研究[D]. 胡晔.复旦大学 2010
[10]人体植入式非接触电能传输系统的研究[D]. 张巍.南京航空航天大学 2010
本文编号：3018612
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