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题目:植入式心脏起搏器无线能量传输系统的电磁安全性研究

关键词:无线能量传输;植入式心脏起搏器;电磁安全性;实验仿真

  摘要


植入式心脏起搏器是一种植入式诊疗设备,对于心脏功能衰竭的病患具有重要的意义。目前广泛采用的心脏起搏器的电池是一次性电池,其工作时限大约为5-7年。最终会因为电池电量不足导致病人必须重新动手术植入新的心脏起搏器,而这会给病人带来巨大的风险和痛苦。磁耦合谐振无线能量传输技术是近些年来兴起的一种新型能量供给技术,由于该理论和技术的研究目前还处于起步阶段,还有很多关键技术尚待突破,具有潜在的应用前景。对起搏器电池进行无线充电能够很好地解决续航问题,但前提条件是保证充电时产生的辐射低于人体安全阈值并且充电电路能够正常工作。所以有必要对无线充电进行电磁安全性即电磁剂量和电磁兼容两方面的实验仿真研究,以保证无线电能安全高效传输。

本文以无线能量传输的电磁安全性为研究对象,主要完成以下工作:

建立了无线电能传输的等效电路模型,推导出了无线能量最大功率传输时所需要匹配的电容,搭建了实验系统进行功率测试,验证所得结果;

搭建了模拟人体环境的无线电能传输发热实验系统,并进行了电能传输效率测量实验和温度测试实验;

在CST软件中建立了人体真实仿真模型,进行了电磁场和热场的计算,根据所得结果对该系统在保证人体电磁安全性的前提下线圈的电流进行了预估。