植入式电子装置经皮感应充电系统设计

发布时间：2017-03-22 01:24

  本文关键词：植入式电子装置经皮感应充电系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 植入式装置是一种埋置在生物体或人体内的电子设备。随着微电子技术和信号处理技术的飞速发展,植入式电子装置在临床医学中得到越来越广泛的应用。对于实用的植入式电子系统来说,电源的长期供给是至关重要的问题。但是目前植入电子装置通常采用的电池供电,储能元件只能一次性使用,一旦超过使用时限电能耗尽后只能通过手术进行更换,这一方面加重了患者的经济负担,另一方面也增加其所受的痛苦。经皮能量无接点传输是当今比较热门的话题,是植入电子系统能量供给的新型方式。 本文采用经皮变压器电磁耦合的方式,从经皮供电系统及其经皮变压器模型出发,首先探讨了经皮变压器参数设计依据,包括磁芯材料、规格的选取,线圈匝数和线径的设计。确定参数后,利用了开关电源技术和无接触能量传递技术,结合微控制器、新型充电管理集成电路和无线收发模块,设计了植入式电子装置经皮感应充电系统。本课题设计主要有能量的经皮传输、体内外通信、充电管理等几方面: 1.能量的经皮传输部分包括开关驱动电路、经皮变压器和整流电路,是能量从体外到体内无接点传输的基础; 2.体内外通信采用无线射频收发模块,是体内状态信息送体外显示和体外对植入部分进行监控的桥梁,为体内外信息交换提供了通道; 3.充电管理包括充电过程的控制、监测和保护,保证充电过程的安全可靠。本课题设计的经皮感应充电系统具有无需手术更换电池、无接触感染等优点,从工程上解决了植入式电池一次性使用后需手术更换的问题,是体内植入式装置设计的重大变革,具有深远的意义和广阔的应用前景。
【关键词】：经皮能量传输 电磁感应 无线通信 充电管理
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH772.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 植入式电子装置及其研究现状7-8
• 1.2 植入式电子装置能量供给方式8-11
• 1.2.1 电池供电方式9-10
• 1.2.2 经皮能量传输方式10-11
• 1.2.3 其他能量供给方式11
• 1.3 植入式装置体内外通信研究现状11-12
• 1.4 本课题主要内容和意义12-13
• 第二章 植入式装置经皮充电系统13-20
• 2.1 系统整体结构设计13
• 2.2 基于ADUC847 的试验板设计13-16
• 2.2.1 微控制器ADUC84713-15
• 2.2.2 外围电路设计15-16
• 2.3 液晶显示模块16-19
• 2.3.1 LCM12864ZK简介17
• 2.3.2 LCM12864 接口设计17-18
• 2.3.3 并行8 位数据传输模式18-19
• 2.4 小结19-20
• 第三章 经皮能量与数据传输硬件设计20-37
• 3.1 经皮传输方式20-21
• 3.2 经皮能量传输设计21-32
• 3.2.1 经皮能量传输模型21-23
• 3.2.2 经皮变压器设计23-27
• 3.2.3 驱动电路设计27-32
• 3.2.4 整流电路设计32
• 3.3 经皮数据传输设计32-36
• 3.3.1 模块选择33-34
• 3.3.2 XE1201 工作原理34-35
• 3.3.3 XE1201 与微控制器接口35-36
• 3.4 小结36-37
• 第四章 充电管理硬件设计37-46
• 4.1 充电方法37-39
• 4.1.1 线性充电37-38
• 4.1.2 脉冲充电38-39
• 4.2 充电控制39-42
• 4.2.1 充电芯片选取39-40
• 4.2.2 监控芯片DS277040-41
• 4.2.3 充电控制设计41-42
• 4.3 充电监测42-43
• 4.3.1 电流及电量测量42-43
• 4.3.2 其他功能介绍43
• 4.4 充电保护43-44
• 4.5 电池选择及使用时限分析44-45
• 4.5.1 电池选择44
• 4.5.2 使用时限分析44-45
• 4.6 小结45-46
• 第五章 系统软件设计46-55
• 5.1 开发环境和系统软件分析46-47
• 5.1.1 开发环境简介46-47
• 5.1.2 系统软件分析47
• 5.2 液晶显示模块驱动47-49
• 5.2.1 GDRAM操作47-48
• 5.2.2 液晶驱程设计48-49
• 5.3 通信模块驱动49-51
• 5.3.1 通信关键问题50
• 5.3.2 通信驱程设计50-51
• 5.4 内部电源管理51-54
• 5.4.1 监控芯片内存分配及相关指令51-52
• 5.4.2 容量校正52-53
• 5.4.3 关键函数设计53-54
• 5.5 按键驱动54
• 5.6 小结54-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 6.1 本文总结55
• 6.2 展望55-57
• 参考文献57-60
• 发表论文和科研情况说明60-61
• 致谢61

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 陈其成;;植入式装置的体内外双向通信方式[J];电子世界;2012年24期

2 李天华;;LED照明设备非接触供电技术的探讨[J];照明工程学报;2010年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 马纪梅;人工心脏的经皮传能系统的研究[D];河北工业大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 殷莉;仿真人体环境中RF MEMS电感耦合特性实验研究[D];北京交通大学;2011年

2 李伟红;可植入式微器件中若干技术的研究[D];厦门大学;2009年

  本文关键词：植入式电子装置经皮感应充电系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：260597