植入式微型医疗器械供电方法研究

发布时间：2017-03-26 14:12

  本文关键词：植入式微型医疗器械供电方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 当前,随着医学技术的飞速发展,满足各类以治疗和诊断为目的的可植入人体式医用装置的种类日益增多。如何为其提供长期、稳定、高效的电能是一个关键技术。本文在全面分析已有技术的基础上,尝试提出并对比研究三种新型的充电模式,并取得了一定的进展和成果: 1、可植入式温差发电技术的实验评估 本文在理论分析和离体实验的基础上,通过活体动物实验,进一步论证了利用体内温差发电的可行性,并通过功率量级的评估剖析了温差发电器在给植入式医疗器械供电的潜在用途。实验表明,植入式热电片输出的电压高低与植入位置和外界温度有很大关系。在脂肪层薄的地方能获得较大温差及电压;且外界环境温度越低温差越大,输出电压也越高。通过改进热电片的构造和材料,可以得到的输出功率能与一些植入式医疗器械所需电量相匹配。这些结果证明了利用体内的温差发电对植入式医疗器械进行供电的可行性。 2、基于人体自身动能驱动的植入式医疗器械供电技术 提出一种新的电磁装置,可将人体的动能转化为电能。其原理在于通过线圈切割磁力线来产生电能。将此装置植入到人体内时,磁体可随着人体的运动而以一定的频率发生往复运动,固定在套管外的线圈切割磁力线,于是线圈回路内就产生电流。通过这种经典的电磁转化方法,可以收集到足够的电能来给植入式医疗器械供电。本文通过模拟实验和离体实验,验证了该方案的可行性。 3、驱动人体内植入医疗器械的微创供电方法 提出一种可直接对植入式医疗器械提供电能的微创性充电方法,通过理论分析、仿真计算和离体实验研究,对该方法的可行性进行了论证,结果表明了此类装置能在肌肉内建立起一定的电场,并能给特定负载供电。
【关键词】：可植入式医疗器械 电源 微器件 电磁转化 压电技术 热电技术 超声波 射频技术 激光技术 人体温差发电 人体自身动能驱动 微创技术
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（理化技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH772
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 符号表7-10
• 第一章 绪论10-31
• §1-1 引言10
• §1-2 植入式医疗器械简介10-14
• §1-2-1 植入式医疗器械概况10-12
• §1-2-2 植入式医疗器械的分类12-13
• §1-2-3 植入式医疗器械的具体要求13-14
• §1-3 植入式医疗器械工作中的电量需求14
• §1-4 国内外植入式医疗器械供电技术研究进展14-29
• §1-4-1 传统型14-20
• §1-4-2 创新型20-29
• §1-5 小结29
• §1-6 本文工作的主要内容29-31
• 第二章 可植入式温差发电技术的实验评估31-46
• §2-1 引言31-32
• §2-2 理论模型及离体试验32-36
• §2-2-1 理论模型32-34
• §2-2-2 离体实验34-35
• §2-2-3 实验讨论35-36
• §2-3 活体实验36-37
• §2-4 实验结果及分析37-41
• §2-4-1 发电片植入兔子腿部肌肉情形37-39
• §2-4-2 发电片植入兔子腹腔情形39
• §2-4-3 发电片植入兔子胸腔内情形39-41
• §2-5 讨论41-45
• §2-6 本章小结45-46
• 第三章 基于人体自身动能驱动的植入式医疗器械供电方法46-75
• §3-1 引言46-47
• §3-2 模型分析47-54
• §3-2-1 人体运动模型分析47-48
• §3-2-2 实验模型分析48-50
• §3-2-3 利用有限元法对装置内的电磁场强度分布进行模拟50-54
• §3-3 离体实验54-67
• §3-3-1 实验装置54-56
• §3-3-2 数据及对比56-62
• §3-3-3 调节振幅比较62-65
• §3-3-4 功率分析65-67
• §3-4 针对不同植入部位的分析67-69
• §3-4-1 手部67
• §3-4-2 腿部67-68
• §3-4-3 小步跑68-69
• §3-5 装置微型化的讨论69-73
• §3-5-1 匝数的影响69-71
• §3-5-2 电阻的影响71-72
• §3-5-3 重量的影响72-73
• §3-6 线圈材料的影响73-74
• §3-7 小结74-75
• 第四章 用于驱动人体内植入医疗器械的微创供电装置75-107
• §4-1 引言75-76
• §4-2 方法的提出76-80
• §4-2-1 技术内容76-77
• §4-2-2 技术方案77-78
• §4-2-3 技术扩展78-79
• §4-2-4 装置的优点79-80
• §4-3 理论推导80-85
• §4-3-1 电场电势分布的计算80-84
• §4-3-2 电场强度的计算84-85
• §4-3-3 电流的计算85
• §4-4 仿真计算85-100
• §4-4-1 静电场求解方程的导出85-86
• §4-4-2 求解参数的设定86-87
• §4-4-3 仿真计算得到的结果87-100
• §4-5 离体实验100-106
• §4-5-1 实验台介绍100-101
• §4-5-2 实验设计与试验步骤101-103
• §4-5-3 实验结果及讨论103-106
• §4-6 小结106-107
• 第五章 结论与展望107-110
• §5-1 全文总结107-109
• §5-2 进一步的工作展望109-110
• 参考文献110-118
• 个人简历118-119
• 攻读硕士学位期间发表的论文目录119-120
• 攻读硕士学位期间申请的专利120-121
• 致谢121-122

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张巍;陈乾宏;曹玲玲;;植入式设备非接触电能传输系统的研究进展[J];电源学报;2011年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 张巍;人体植入式非接触电能传输系统的研究[D];南京航空航天大学;2010年

2 韩文娟;采用电磁耦合的无线经皮充电电路的设计与实现[D];华中科技大学;2011年

3 曹会云;电磁式振动能量收集和存储系统的研究[D];内蒙古科技大学;2012年

4 郭文雄;应用于植入式经皮能量传输的集成电路研究与设计[D];华南理工大学;2013年

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本文编号：268918