外層人工視網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，采用外層型視網膜修復技術進行人工視網膜研究。為了保證外層型人工視網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、國內這一領域的研究現狀，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膜能量傳輸的理論和實驗依據。無線能量傳輸系統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換為電能，再經過整流、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的技術要求；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。本文研究的重點內容是：
　　①針對人眼生理環(huán)境的細胞模型理論研究，