《植入式集成磁耦合諧振無線電能傳輸和電源管理研究》是依託杭州電子科技大學，由程瑜華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：植入式集成磁耦合諧振無線電能傳輸和電源管理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：程瑜華
- 依託單位：杭州電子科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
植入式醫療器件在疾病治療、健康監測、提高對人體自身和生物體認識等方面的作用越來越重要，但是植入式器件的供電是限制其往更小、更安全方向發展的瓶頸之一。本項目擬採用磁耦合諧振無線電能傳輸方式，替代傳統的電感耦合方式來達到更高的傳輸效率；採用無線電能接收線圈與低功耗電源管理電路集成在一起的方式，減小植入式器件的尺寸。通過研究磁耦合諧振無線電能傳輸的理論模型,提高PCB線圈和集成線圈品質因數和電感值的方法，提高傳輸效率；設計低功耗整流器、電壓倍增器，並且根據接收電壓大小，自動選擇整流器或電壓倍增器，解決傳輸穩定性和效率的矛盾；研究無線電能傳輸輻射對人體的影響等內容，最終實現一個可用於植入式器件的集成磁耦合諧振無線電能傳輸原型，實現毫瓦量級的無線能量接收，給後續信號獲取、處理電路提供3.3V穩定電源電壓。通過本項目研究，有望從理論上和技術上突破當前植入式器件微型化、高效率、安全、穩定電源供電的難題。
結題摘要
針對植入式醫療器件供電的無線供電的問題，我們對磁耦合諧振無線電能傳輸系統的電路模型、線圈間耦合係數的計算和最佳化、線圈尺寸結構最佳化和最優頻率選擇，以及可實現各向均勻無線輸電平台設計等方面展開了深入研究，得到了完整的四線圈磁耦合諧振系統的完整電路模型和針對植入式器件無線供電的簡化模型；線上圈互感計算方面得到了比傳統Greenhouse更簡單的解析解和任意位置情況下互感計算方法；在植入線圈毫米尺寸限制下，通過對solenoid形式線圈的解析建模，得到了最大化傳輸效率的最優幾何結構和工作頻率，通過對平面線圈的解析建模得到了最佳化平面線圈尺寸的解析最佳化模型；為實現均勻磁場的產生，提出了並聯型線圈和三層三相線圈陣列的設計方法。 經過此項目的研究，對通用的植入式醫療器件無線供電，以及專用的腦機接口、植入式神經信號記錄器件無線供電的傳輸效率的提升方面做出了貢獻，推動了無線電能傳輸技術的發展。研究團隊在IEEE Trans. MTT等期刊上共發表（含接收）SCI論文2篇（另有一篇IEEE Trans. MAG論文未標註基金號，因此未統計在內），國際會議論文3篇，其他期刊論文2篇，授權發明專利2項，培養研究生3人。
