应用于可植入生物医疗设备的高效率无线能量传输技术研究
发布时间：2022-09-29 15:27
在生物医疗领域的研究中,无线能量传输技术因其展现出来的巨大潜力成为了体内生物医疗设备发展的必然趋势。以当前的研究成果来看,研究目标在于设计高传输效率的人体无线能量传输系统,而其中的关键问题是如何减小电磁波在人体内部以及表面传播时产生的高传播损耗。本文从人体组织的电学特性出发,分析人体组织造成电磁波高传播损耗的两个主要原因,并以此为本文工作开展的源点。通过对每一个原因进行针对分析,提出相应的技术予以解决,最终提出一种提高人体无线能量传输效率的系统。本文以提高人体无线能量传输效率为目标,对减小电磁波在人体组织内外的传播损耗展开了深入的研究。本文的主要研究成果可概括如下:1.详细介绍了人体组织的电学特性,继而通过平面波情形下的理论计算研究了人体组织对电磁波传播的影响——人体组织内部损耗和人体组织表面反射,这是造成电磁波传播损耗的主要原因,也是本工作出发的源点。2.针对电磁波在人体组织的内部损耗问题,将菲涅尔波带应用于人体组织的内部聚焦。在考虑人体组织电学特性的基础上对设计公式进行改进,提出了一种应用于人体体内聚焦的菲涅尔波带。从实验测量结果可以看出使用所设计的菲涅尔波带可以将传输效率提高38...
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 背景和绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 人体无线能量传输的国内外研究历史与现状
1.3 本文的主要工作
第二章 电磁波与人体作用问题的基础理论
2.1 人体组织介绍
2.1.1 人体组织的电学特性
2.1.2 人体组织等效溶液
2.2 人体组织对电磁波传播的影响
2.2.1 人体组织表面的反射
2.2.2 人体组织内部的损耗
2.3 数值方法:时域有限差分法
2.3.1 原理介绍
2.3.2 主要特点
2.3.3 在解决人体作用问题中的优越性
2.4 测量方法:S参数法
2.4.1 传统方法的局限性
2.4.2 S参数法理论介绍
2.4.3 使用S参数法测量
2.5 传输因数
2.6 比吸收率
2.7 本章小结
第三章 应用于人体体内聚焦的菲涅尔波带设计、仿真及实验验证
3.1 菲涅尔波带基础理论
3.2 应用于人体体内聚焦的菲涅尔区波带设计
3.3 模型建立与仿真
3.4 影响菲涅尔区波带聚焦特性的因素
3.4.1 电导率
3.4.2 波带数量
3.4.3 源点和焦点的距离
3.5 仿真结果与讨论
3.5.1 电场分布
3.5.2 S参数
3.5.3 传输因数
3.5.4 比吸收率
3.6 实验实施与验证
3.6.1 模型修改
3.6.2 实物加工
3.6.3 实验设置与步骤
3.6.4 实验结果与讨论
3.7 本章小结
第四章 应用于人体表面匹配的新型人工匹配层的设计、仿真及实验验证
4.1 传统匹配层
4.1.1 匹配层理论
4.1.2 设计与仿真结果
4.1.3 局限性
4.2 人工匹配层
4.2.1 引言
4.2.2 人工匹配层理论
4.2.3 设计过程与模型建立
4.2.4 仿真结果
4.2.5 局限性
4.3 应用于人体表面匹配的新型人工匹配层的设计
4.3.1 引言
4.3.2 设计过程
4.3.3 模型建立
4.3.4 影响匹配效果的因素
4.3.5 仿真结果与讨论
4.4 实验实施与验证
4.4.1 模型修改
4.4.2 实物加工
4.4.3 实验设置
4.4.4 实验结果与讨论
4.5 本章小结
第五章 一种提高可植入生物医疗设备无线能量传输效率的系统
5.1 系统设计
5.2 仿真结果
5.2.1 电场分布
5.2.2 S参数
5.2.3 传输因数
5.2.4 比吸收率
5.3 实验实施与验证
5.3.1 模型修改
5.3.2 实验设置
5.3.3 实验结果与讨论
5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
博士论文
[1]植入式天线在生物医疗中的应用研究[D]. 刘昌荣.电子科技大学 2015
本文编号：3682840
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 背景和绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 人体无线能量传输的国内外研究历史与现状
1.3 本文的主要工作
第二章 电磁波与人体作用问题的基础理论
2.1 人体组织介绍
2.1.1 人体组织的电学特性
2.1.2 人体组织等效溶液
2.2 人体组织对电磁波传播的影响
2.2.1 人体组织表面的反射
2.2.2 人体组织内部的损耗
2.3 数值方法:时域有限差分法
2.3.1 原理介绍
2.3.2 主要特点
2.3.3 在解决人体作用问题中的优越性
2.4 测量方法:S参数法
2.4.1 传统方法的局限性
2.4.2 S参数法理论介绍
2.4.3 使用S参数法测量
2.5 传输因数
2.6 比吸收率
2.7 本章小结
第三章 应用于人体体内聚焦的菲涅尔波带设计、仿真及实验验证
3.1 菲涅尔波带基础理论
3.2 应用于人体体内聚焦的菲涅尔区波带设计
3.3 模型建立与仿真
3.4 影响菲涅尔区波带聚焦特性的因素
3.4.1 电导率
3.4.2 波带数量
3.4.3 源点和焦点的距离
3.5 仿真结果与讨论
3.5.1 电场分布
3.5.2 S参数
3.5.3 传输因数
3.5.4 比吸收率
3.6 实验实施与验证
3.6.1 模型修改
3.6.2 实物加工
3.6.3 实验设置与步骤
3.6.4 实验结果与讨论
3.7 本章小结
第四章 应用于人体表面匹配的新型人工匹配层的设计、仿真及实验验证
4.1 传统匹配层
4.1.1 匹配层理论
4.1.2 设计与仿真结果
4.1.3 局限性
4.2 人工匹配层
4.2.1 引言
4.2.2 人工匹配层理论
4.2.3 设计过程与模型建立
4.2.4 仿真结果
4.2.5 局限性
4.3 应用于人体表面匹配的新型人工匹配层的设计
4.3.1 引言
4.3.2 设计过程
4.3.3 模型建立
4.3.4 影响匹配效果的因素
4.3.5 仿真结果与讨论
4.4 实验实施与验证
4.4.1 模型修改
4.4.2 实物加工
4.4.3 实验设置
4.4.4 实验结果与讨论
4.5 本章小结
第五章 一种提高可植入生物医疗设备无线能量传输效率的系统
5.1 系统设计
5.2 仿真结果
5.2.1 电场分布
5.2.2 S参数
5.2.3 传输因数
5.2.4 比吸收率
5.3 实验实施与验证
5.3.1 模型修改
5.3.2 实验设置
5.3.3 实验结果与讨论
5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
博士论文
[1]植入式天线在生物医疗中的应用研究[D]. 刘昌荣.电子科技大学 2015
本文编号：3682840
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3682840.html
