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磁耦合谐振无线能量传输系统头部植入线圈对人体头部电磁辐射影响的研究
磁耦合谐振无线能量传输(Witricity)是一种新的无线能量传输技术,利用电磁耦合谐振原理实现中距离的电能无线传输,可定向传输能量,并且不受中间障碍物的影响,在体内植入器件领域具有很好的应用前景.本研究设计制作了一种适用于植入器件的小尺寸无线能量传输系统,通过MIMICS及HFSS软件分别建立人体头部三维数值模型以及体内植入线圈模型,应用时域有限差分(FDTD)方法,通过XFDTD软件计算头部比吸收率(SAR)及电场磁场强度.结果表明,应用Witricity技术对头部植入器件进行能量传输,人体头部10 gSAR平均值为9.262 7×10-6W/kg,电场磁场强度均方根大值分别为4.64 V/m和0.057 A/m,均低于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的安全限值标准.
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一种用于体内植入式医疗设备的无线电能传输装置设计
目的:基于磁耦合谐振技术,设计一种用于体内植入式医疗设备的无线电能传输装置.方法:该装置由电能发射端和接收端2个部分组成.电能发射端由高频正弦交流电源和LC谐振发射线圈组成,接收端由LC谐振接收线圈、整流滤波电路、DC-DC稳压电路和负载组成.通过发射功率源工作频率同步跟踪发射回路固有谐振频率的控制方法,避免谐振频率的失谐;根据接收能量的变化,动态调整发射功率的大小,保证能量传输始终处于佳状态.结果:该装置对3W红光发光二极管(light emitting diode,LED)进行供电时,当接收线圈位于发射线圈中心点时,接收功率为900.36 mW;当接收线圈距离发射线圈中心点垂直高度分别为5、10、15、20 cm时,接收功率为674.4、364.8、179.28、94.92 mW.LED的亮度随传输距离的增大逐渐减弱.结论:该装置在一定的空间距离范围内可以为体内植入式医疗设备的正常工作提供必要的电能量,通过不断优化与完善,将在医疗领域有广泛的应用前景.
