基于“WiTricity WiTricity”植入器件無線電能傳輸方法研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)給臨床提供了大量的植入性醫(yī)學(xué)電子器件。植入器件是一種埋置在生物體或人體內(nèi)的電子裝置，主要用來測(cè)量生命體內(nèi)生理、生化、物化參數(shù)的變化，以及診斷、治療某些疾病。由于是采用植入的方式并且受到植入空間的限制，所以能量的供給就是系統(tǒng)的核心問題之一，如何保證長(zhǎng)期穩(wěn)定的能量供應(yīng)是一個(gè)非常重要的問題。傳統(tǒng)的植入電子裝置通常采用的電池供電的方式，電池只能一次性使用，一旦超過使用時(shí)限電能不能維持器件正常

2、工作后只能通過手術(shù)進(jìn)行更換，這一方面加重了患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，另一方面也增加其所受的痛苦。
　　 為了克服傳統(tǒng)的植入器件供電電池需要頻煩更換的缺點(diǎn)，本文采用WiTricity 技術(shù)對(duì)人體植入醫(yī)學(xué)器件無線電能傳輸進(jìn)行研究。WiTricity是一種基于磁耦合諧振原理進(jìn)行無線能量傳輸?shù)男录夹g(shù)，本課題研究了基于WiTricity 無線能量傳輸方法的各種傳輸狀態(tài)，分析了諧振線圈的主要參數(shù)，以及對(duì)能量傳輸狀態(tài)和效率的影響，利用自制的線圈進(jìn)行了初

3、步的無線能量傳輸實(shí)驗(yàn)。主要工作如下：
　　 1、研究分析了利用WiTricity 技術(shù)進(jìn)行磁耦合諧振無線能量傳輸時(shí)的3種狀態(tài)，包括強(qiáng)耦合諧振狀態(tài)、強(qiáng)耦合非諧振狀態(tài)、弱耦合諧振狀態(tài)，因?yàn)槿躐詈蠒r(shí)能量消耗太大，進(jìn)行無線能量傳輸時(shí)效率太低，故只討論了弱耦合諧振狀態(tài)。通過研究確定進(jìn)行能量傳輸時(shí)在強(qiáng)耦合諧振狀態(tài)下效果最好。
　　 2、分析計(jì)算了線圈的主要參數(shù)，包括品質(zhì)因數(shù)、兩個(gè)線圈之間的耦合系數(shù)等，并對(duì)影響這些參數(shù)的因素進(jìn)行分析，

4、如諧振線圈的半徑、匝數(shù)、導(dǎo)線半徑以及線圈之間距離等。
　　 3、在計(jì)算線圈參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)參數(shù)不同的線圈進(jìn)行頻率匹配，得出使兩個(gè)諧振線圈處在強(qiáng)耦合諧振狀態(tài)下的頻率，并計(jì)算了能量傳輸?shù)男省?br>　　 4、在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行了無線能量傳輸實(shí)驗(yàn)分析。在實(shí)驗(yàn)中，利用自制的線圈在相距14 厘米(約為線圈直徑的兩倍)時(shí)成功點(diǎn)亮了一個(gè)發(fā)光二極管，實(shí)現(xiàn)了無線能量傳輸。
　　 本課題研究的基于WiTricity 技術(shù)的無線能量傳