人工心臟經(jīng)皮傳能系統(tǒng)變壓器性能的研究.pdf

1、隨著人工心臟向小型化、耐用性強(qiáng)及低阻力的發(fā)展，使得其有可能像人工心臟起搏器一樣在將來得以廣泛應(yīng)用。最初的電動(dòng)人工心臟固定在患者腹腔內(nèi)，通過從胸部引出的導(dǎo)線與體外的電池組相連，極易造成致命感染。采用無接觸傳能技術(shù)的經(jīng)皮傳能系統(tǒng)（Transcutaneous Energy Transmission System 以下簡稱TETS）為人工心臟供電，沒有導(dǎo)線穿透皮膚，既可以防止感染引起的并發(fā)癥，又大大改善了做移植手術(shù)病人的生活質(zhì)量。 T

2、ETS的傳輸效率由三部分組成：從直流到高頻交流的逆變效率；從次級(jí)輸出端到負(fù)載端的變換效率；感應(yīng)耦合環(huán)節(jié)的功率傳輸效率。其中系統(tǒng)無接觸變壓器部分的設(shè)計(jì)和優(yōu)化是提高系統(tǒng)效率的關(guān)鍵。本文以TETS無接觸變壓器為研究對(duì)象，對(duì)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)、工作原理、發(fā)展現(xiàn)狀、研究難點(diǎn)等進(jìn)行了研究。通過分析TETS變壓器的互感模型，建立了TETS的系統(tǒng)等效電路模型。 應(yīng)用有限元軟件分析了影響變壓器耦合的主要因素，主要包括有無鐵芯，以及線圈的形狀、結(jié)構(gòu)、尺

3、寸。本文重點(diǎn)研究了一種耦合系數(shù)較高、體積小、適于植入體內(nèi)的線圈結(jié)構(gòu)，并且分析了線圈尺寸對(duì)系統(tǒng)耦合效率的影響，為優(yōu)化線圈結(jié)構(gòu)提供了依據(jù)，從而進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的傳輸效率。 本文比較分析了變換器的無功補(bǔ)償方法，并從輸出阻抗的角度對(duì)TETS 等效電路及系統(tǒng)的無功補(bǔ)償進(jìn)行分析。仿真結(jié)果表明當(dāng)輸出一定功率時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償能減小對(duì)系統(tǒng)供電電源的要求。 最后設(shè)計(jì)了一種左心輔助裝置（Left Ventricular Assist D