植入式醫(yī)療裝置信號(hào)和能量的無(wú)線傳輸系統(tǒng)研究-基金申請(qǐng)答辯課件

北京市自然科學(xué)基金申請(qǐng)答辯申請(qǐng)題目：植入式醫(yī)療裝置信號(hào)和能量的無(wú)線傳輸系統(tǒng)研究申請(qǐng)人：答辯日期：北京市自然科學(xué)基金申請(qǐng)答辯申請(qǐng)題目：植入式醫(yī)療裝置信號(hào)和能量1、項(xiàng)目研究意義植入式醫(yī)療裝置在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景，而供能問(wèn)題、小型化問(wèn)題和體內(nèi)外裝置缺乏可靠的聯(lián)系等問(wèn)題是限制植入式醫(yī)療裝置發(fā)展的“瓶頸”問(wèn)題。1、項(xiàng)目研究意義植入式醫(yī)療裝置在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前

植入式醫(yī)療裝置通常采用微型電池供能，但這會(huì)帶來(lái)如下問(wèn)題：(1)微型化學(xué)電池容量有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)供電，并伴有微弱漏電。(2)微型化學(xué)電池由于化學(xué)電池的構(gòu)造特點(diǎn)，一旦發(fā)生泄漏將對(duì)人體造成較大危害。(3)微型化學(xué)電池占據(jù)較大空間，進(jìn)入體內(nèi)的植入式醫(yī)療裝置體積必須很小。這給微機(jī)電系統(tǒng)的制造造成了困難。植入式醫(yī)療裝置通常采用微型電池供能，但這會(huì)帶來(lái)如下問(wèn)題：采用無(wú)線供電方式，從體外持續(xù)對(duì)植入式醫(yī)療裝置傳輸電能有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)實(shí)時(shí)性——可實(shí)現(xiàn)在需要的情況下隨時(shí)從體外持續(xù)給植入式醫(yī)療裝置供能。(2)安全性——通過(guò)電磁耦合方式傳輸能量，由于沒(méi)有化學(xué)電池的有害材料，對(duì)人體安全程度更高。(3)供能穩(wěn)定，在各種位置情況下都能穩(wěn)定輸出能量。(4)無(wú)需通過(guò)手術(shù)給植入式醫(yī)療裝置更換供電電池，減小了患者的痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。采用無(wú)線供電方式，從體外持續(xù)對(duì)植入式醫(yī)療裝置傳輸電能有以下優(yōu)2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及存在問(wèn)題（1）傳輸效率低下、穩(wěn)定性差；（2）對(duì)于空間任意姿態(tài)和位置的線圈之間的耦合系數(shù)的理論和實(shí)驗(yàn)研究不夠深入，沒(méi)有相應(yīng)的比較精確的模型；（3）目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于植入式醫(yī)療裝置的能量和信號(hào)的無(wú)線同步傳輸研究較少。2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及存在問(wèn)題（1）傳輸效率低下、穩(wěn)定性差3、研究目標(biāo)（1）小型化研究。（2）建立植入式醫(yī)療裝置可靠、穩(wěn)定的無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)模型。（3）建立能量和信號(hào)的無(wú)線同步傳輸系統(tǒng)，得出能量和信號(hào)的無(wú)線傳輸?shù)臋C(jī)理。3、研究目標(biāo)（1）小型化研究。4、主要研究?jī)?nèi)容（1）建立多維微型化無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。（2）利用仿真與實(shí)驗(yàn)分析整個(gè)系統(tǒng)的傳輸效率與功率。（3）無(wú)線能量傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性研究。（4）無(wú)線信號(hào)和能量的同步無(wú)線傳輸研究。

4、主要研究?jī)?nèi)容（1）建立多維微型化無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模5、擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題（1）結(jié)合平面變壓器技術(shù)進(jìn)行植入式醫(yī)療裝置無(wú)線傳輸系統(tǒng)的微型化設(shè)計(jì)；

(2)進(jìn)行無(wú)線供電系統(tǒng)的自定向機(jī)構(gòu)研究,建立穩(wěn)定、可靠的無(wú)線傳輸模型；（3）建立能量和信號(hào)的同步無(wú)線傳輸系統(tǒng)模型。

5、擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題（1）結(jié)合平面變壓器技術(shù)進(jìn)行植入式醫(yī)療裝6.項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

（1）建立電磁諧振式無(wú)線能量傳輸耦合模型，通過(guò)對(duì)線圈品質(zhì)因數(shù)的分析，建立能量傳輸系統(tǒng)優(yōu)化最優(yōu)工作頻率；設(shè)計(jì)無(wú)線供電系統(tǒng)的自定向機(jī)構(gòu)研究，實(shí)現(xiàn)能量接收的互補(bǔ)，消除了次級(jí)線圈在能量接收中可能存在的死點(diǎn)，有效地降低了能量傳輸效率對(duì)次級(jí)線圈位姿角的敏感性，提高能量傳輸效率穩(wěn)定性、自適應(yīng)性和穩(wěn)定性。（2）建立多維無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)空間任意姿態(tài)和位置的線圈間的耦合系數(shù)進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)分析，進(jìn)行能量傳輸系統(tǒng)的性能分析，推導(dǎo)不同補(bǔ)償模式下，系統(tǒng)補(bǔ)償電容的表達(dá)式，并進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。（3）研究基于無(wú)線通訊的接收電壓反饋回路，建立能量和信號(hào)同步無(wú)線傳輸?shù)哪Ｐ汀?.項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)（1）建立電磁諧振式無(wú)線能量傳輸耦合模型，通7、研究方法及實(shí)驗(yàn)手段（1）微型化研究。本項(xiàng)目擬在基于平面變壓器技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)無(wú)線供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將初次級(jí)繞組設(shè)計(jì)成PCB的形式，這樣能有效地減小整個(gè)供電系統(tǒng)的體積，通過(guò)該方案能對(duì)無(wú)線供電系統(tǒng)進(jìn)行微型化設(shè)計(jì)。7、研究方法及實(shí)驗(yàn)手段（1）微型化研究。（2）多維無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)研究。（2）多維無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)研究。（3）能量和信號(hào)的同步無(wú)線傳輸研究。（3）能量和信號(hào)的同步無(wú)線傳輸研究。8、可行性分析8、可行性分析本人前期在用普通線圈進(jìn)行能量和信號(hào)