基于混合磁负超材料的心脏起搏器无线供能系统

作     者：陈伟华 侯海涛 闫孝姮 陈宏强 叶智权 Chen Weihua;Hou Haitao;Yan Xiaoheng;Chen Hongqiang;Ye Zhiquan

作者机构：辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛125000 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2023年第38卷第4期

页      面：865-878页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 0710[理学-生物学] 0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：2020年辽宁省教育厅科学研究青年科技人才“育苗”资助项目(LJ2020QNL019)。 

主　　题：磁负超材料 无线供能系统 心脏起搏器 安全评估 

摘      要：针对心脏起搏器无线供能系统传输效率低、抗偏移能力差的问题,该文提出一种基于混合磁负超材料的心脏起搏器无线供能系统。首先,根据磁负超材料的谐振原理、品质因数理论,设计了两种谐振频率的磁负超材料(MNG)基元;其次,通过分析无线供能系统漏磁情况以及基元负磁导率和磁损耗之间的关系,构成具有两种负磁导率的混合MNG阵列;最后,使用有限元分析软件计算人体各组织电场强度峰值与比吸收率峰值,验证了系统的安全性。实验结果表明,两线圈间距16~28 mm情况下,加入混合MNG阵列的无线供能系统输出功率从0.19~0.81 W增加到1.02~1.67 W,传输效率从8.53%~43.15%提升到40.78%~57.32%;接收线圈发生水平偏移情况下可以维持最低0.86 W的输出功率和32.81%的传输效率,30 min充电测试下系统最大温升为3.49℃,符合人体安全标准。