انتقال توان به صورت بی سیم برای یک کاشتینه ضربان ساز مصنوعی قلب و پیاده سازی یک نمونه عملی

امروزه کاشتینه ها در درمان و مراقبت های پزشکی نقش پررنگی ایفا میکنند. این سیستمها از مدارات الکترونیکی تشکیل شده اند که احتیاج به تغذیه پایدار و مطمین خواهند داشت. از آنجا که کاشتینه ها در داخل بدن کاشته خواهند شد، ایده آل خواهد بود اگر بتوانند توان مورد نیاز شارژ باتری خود را از بیرون بدن به صورت بی سیم فراهم کنند تا نیاز به تعویض باتری ضص توسط عمل های جراحی نباشد. یکی از راهکارهای پیشنهادی برای تامین توان مورد نیاز باتری کاشتینه ها، انتقال توان بی سیم از طریق سیم پیچ های تزویج شده فرستنده و گیرنده، که یکی در داخل و دیگری بیرون از بدن و استفاده از روش تزویج رزونانسی میباشد. به منظور رعایت موارد ایمنی بایستی محدودیتهای خاصی برروی فرکانس و توان سیگنال انتقالی اعمال شود تا به بافت زنده آسیب نرسد. در این مقاله پس از بررسی روشهای گوناگون انتقال توان بی سیم، محدودیتها و چالش های روشهای مختلف بررسی و پس از آن با هدف بهینه سازی راندمان، کم کردن تلفات کلیدزنی و ضریب تزویج یک ساختار بهینه سازی شده برای انتقال توان بی سیم به کمک نتایج تجربی پیشنهاد خواهد شد. راستی آزمایی ساختار پیشنهادی با استفاده از شبیه سازی در نرمافزار Cadence انجام خواهد شد و پس از آن، سیستم پیشنهادی به صورت نمونه آزمایشگاهی پیاده سازی شده و در فرکانس نمونه 300KHz نتایج حاصل مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از پیاده سازی آزمایشگاهی ساختار انتقال توان بی سیم پیشنهادی بیانگر موثر بودن ساختار پیشنهادی از نظر ارسال بهینه توان، حساس نبودن به دید مستقیم، بازدهی بالا و تلفات کم نسبت به ساختارهای معمول است. در نهایت نمونه پیاده سازی شده در آزمایشگاه قادر است توان مورد نیاز یک کاشتینه ضربان ساز قلب را با حداکثر ولتاژ DC خروجی 4/5 ولت، حداکثر جریان خروجی 480 میلی آمپر، حداکثر توان خروجی 2/16 وات و راندمانی نزدیک به %72 درصد از فاصله 4 سانتیمتری را تامین کند.

کلیدواژه ها:

کاشتینه پزشکی ، تزویج الکترومغناطیسی ، انتقال توان بی سیم ، ضربان ساز مصنوعی قلب ، تشدید