题目：植入式心脏起搏器磁耦合谐振无线经皮能量传输系统研究

植入式心脏起搏器作为一种植入式诊疗设备，在延长心血管疾病患者生命上发挥着至关重要的作用，能量的无线供给问题已成为植入式心脏起搏器在诊疗领域应用中的瓶颈。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，日益成为植入式医疗装置供能的研究热点。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。

本文以磁耦合谐振无线能量传输技术为研究对象，探索其在植入式心脏起搏器的供能方面的应用，对磁耦合谐振技术的理论进行了深入研究，并搭建了实验系统进行验证，研制了植入式心脏起搏器磁耦合谐振无线能量传输系统。主要完成的工作包括以下几个方面：

1. 建立了磁耦合谐振无线能量传输四种电路(并-并、并-串、串-并、串-串)的等效模型和解耦模型，推导出了四种电路在不同谐振状态下匹配电容的全部解析解，分析了电容解得存在条件，并计算了谐振匹配电容。此外，从电路理论上给出了磁耦合谐振频率分裂现象的解释。

2. 给出了四种电路在所有谐振状态下的传输效率解析表达式，并给出了磁耦合谐振电路传输效率的计算结果，揭示了传输效率与各种影响因素的关系。搭建了实验电路，给出了电路系统的谐振判断条件，通过测量四种电路的电压和电流以及匹配电阻，计算得到的系统的传输效率和输出电压与输入电压的相角差，与理论计算结果一致。

3. 搭建了植入式心脏起搏器无线能量传输系统，该系统主要由高频激励源、无线能量传输单元、充电单元和电池容量监测四部分组成。研究了传输介质对磁耦合谐振无线能量传输的影响，并进行了模拟无线经皮能量传输实验。结合植入式心脏起搏器可充电电池的容量和充电条件，无线充电实验最终确定系统的谐振频率为204kHz，在距离为20mm时，稳定传输3W左右的功率。在电池剩余电量为80%时，可以在200min内完成充电。