关键词:
经皮能量传输
电磁感应
无线通信
充电管理
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。