外層人工視網(wǎng)膜的能量供給裝置初步研究.pdf

1、無線能量傳輸技術是近十年來興起的一種新型能量供給技術，日益成為植入式醫(yī)療裝置供能的研究熱點。它是基于電磁感應原理，由發(fā)射裝置向體內(nèi)發(fā)射特定頻率的電磁波信號，通過能量耦合單元，在接收部分得到感應電壓。這種供能方式可以為人工視網(wǎng)膜工作提供所需能量。
　　本課題在國家自然科學基金面上項目（No.30470469）資助下，采用外層型視網(wǎng)膜修復技術進行人工視網(wǎng)膜研究。為了保證外層型人工視網(wǎng)膜植入體刺激器長期、穩(wěn)定工作，除了采用低功耗設計之外

2、，還需要附加的能量供給裝置。本文針對用于外層型人工視網(wǎng)膜的無線能量傳輸方式進行初步理論研究和設計探索。
　　本文首先分析了植入式無線能量傳輸技術的概念、分類以及關鍵需要解決的問題；接著綜述了國際、國內(nèi)這一領域的研究現(xiàn)狀，并分析了能量傳輸技術的研究方向；同時，針對人體復雜生理環(huán)境對視網(wǎng)膜生理基礎及細胞模型進行初步理論研究；總結和分析了用于外層人工視網(wǎng)膜能量傳輸?shù)睦碚摵蛯嶒炓罁?jù)。無線能量傳輸系統(tǒng)在設計方案的選擇及實施是基于電磁感應原理

3、。當E類功率放大器發(fā)射的耦合電磁波穿透人體后，通過諧振回路將電磁波轉(zhuǎn)換為電能，再經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等輔助電路，最終輸出負載能夠滿足人工視網(wǎng)膜刺激器所需工作電壓。
　　其次，本文分析了體外發(fā)射和體內(nèi)接收的特點。文章分別從發(fā)射模塊、接收模塊、繞組及電磁場進行分析設計，并且提出了基于射頻無線能量傳輸理論的無線能量傳輸系統(tǒng)的設計方案。在設計中要綜合考慮能量傳輸效率和電磁波對人體的影響。在保證傳輸效率的同時，本文根據(jù)通用的標準設計射頻能量

4、場，盡可能低的降低對人體健康的損傷，最終選擇傳輸工作電壓頻率為1MHz。
　　最后，采用計算機軟件 Pspice對電路進行軟件仿真，對參數(shù)進一步優(yōu)化以提高傳輸效率。結果證明了無線傳輸電路的有效性，符合研究應用的電能傳輸要求；發(fā)射模塊的輸出波形是穩(wěn)定可靠的，符合射頻感應式電能傳輸?shù)募夹g要求；負載輸出達到200mW的功率，5V工作電壓理論能夠滿足刺激器的工作要求。本文研究的重點內(nèi)容是：
　?、籴槍θ搜凵憝h(huán)境的細胞模型理論研究，