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

1、隨著微電子技術和信號處理技術的飛速發(fā)展，生物醫(yī)學工程學給臨床提供了大量的植入性醫(yī)學電子器件。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，如何保證長期穩(wěn)定的能量供應是一個非常重要的問題。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，一旦超過使用時限電能不能維持器件正常

2、工作后只能通過手術進行更換，這一方面加重了患者的經(jīng)濟負擔，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，本文采用WiTricity 技術對人體植入醫(yī)學器件無線電能傳輸進行研究。WiTricity是一種基于磁耦合諧振原理進行無線能量傳輸?shù)男录夹g，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)，以及對能量傳輸狀態(tài)和效率的影響，利用自制的線圈進行了初

3、步的無線能量傳輸實驗。主要工作如下：
　　 1、研究分析了利用WiTricity 技術進行磁耦合諧振無線能量傳輸時的3種狀態(tài)，包括強耦合諧振狀態(tài)、強耦合非諧振狀態(tài)、弱耦合諧振狀態(tài)，因為弱耦合時能量消耗太大，進行無線能量傳輸時效率太低，故只討論了弱耦合諧振狀態(tài)。通過研究確定進行能量傳輸時在強耦合諧振狀態(tài)下效果最好。
　　 2、分析計算了線圈的主要參數(shù)，包括品質因數(shù)、兩個線圈之間的耦合系數(shù)等，并對影響這些參數(shù)的因素進行分析，

4、如諧振線圈的半徑、匝數(shù)、導線半徑以及線圈之間距離等。
　　 3、在計算線圈參數(shù)的基礎上，對參數(shù)不同的線圈進行頻率匹配，得出使兩個諧振線圈處在強耦合諧振狀態(tài)下的頻率，并計算了能量傳輸?shù)男省?br>　　 4、在理論計算的基礎上進行了無線能量傳輸實驗分析。在實驗中，利用自制的線圈在相距14 厘米(約為線圈直徑的兩倍)時成功點亮了一個發(fā)光二極管，實現(xiàn)了無線能量傳輸。
　　 本課題研究的基于WiTricity 技術的無線能量傳