植入式心脏起搏器的谐振磁耦合无线能量传输技术研究

发布时间：2017-11-15 19:16

  本文关键词：植入式心脏起搏器的谐振磁耦合无线能量传输技术研究

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【摘要】：植入式心脏起搏器发明于1958年,其技术、性能等日益完善。然而,目前起搏器依然普遍采用化学电池供电,寿命有限且无法及时进行能量补充。针对这一问题,本文提出了基于谐振磁耦合的无线能量传输技术,该技术具有能量传输效率高、稳定性好、无电磁污染等特点,是目前解决植入式心脏起搏器供能问题的有效途径之一。本论文主要在之前国内外谐振磁耦合无线能量传输技术研究的基础上对植入式心脏起搏器的无线能量传输系统进行设计,制作了一个便于随时随地充电、供电的无线能量传输系统。论文主要完成了以下工作:1.介绍了植入式心脏起搏器谐振磁耦合无线能量传输模型及其运作机理。通过对四种回路补偿模型的传输性能及适用场合进行分析最终得出了系统的最佳谐振补偿方式。然后对该方式进行仿真研究,分析系统的能量传输效率与相关参数的关系。2.设计了系统的初级发射电路以及次级接收电路。对初级电路所用到的LC振荡电路以及次级电路所用到的整流、滤波、稳压电路进行描述,最终设计出只用输入5-12V直流电就能得到频率可调,输出电压稳定的初、次级电路。3.对系统线圈以及谐振电容补偿、匹配负载等方面进行了分析。通过比较不同类型线圈的绕制方式,参数性能等为系统选择了最合适的线圈并通过有限元分析软件分析了线圈工作时的电磁场,然后在已定线圈参数的条件下,对系统补偿电容进行选择,分析了不同补偿电容值的选取对系统传输性能的影响,最后进行了负载匹配。4.在之前分析的基础上对系统进行研制,制作出初、次级电路的PCB板并将相应电子元件进行了焊接,然后对系统进行了测试,通过采集到的波形,数据等分析了系统的传输性能及电磁干扰、电磁兼容等情况,为系统找到了最佳的工作条件,最后对整个系统进行了封装,制作出小型化、便携化的起搏器谐振磁耦合无线能量传输装置。实验表明,在工作频率及传输距离、输入电压等均稳定的条件下,该装置可获得良好的能量传输效率和稳定的输出电压供心脏起搏器使用。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM724;TH789

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本文编号：1190888