基于柔性曲面线圈的连续流血泵非线性无线能量传输系统研究

基本信息
批准号:51905486
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:傅阳
学科分类:
依托单位:浙江科技学院
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
无线能量传输柔性曲面线圈宇称时间对称生理脉动连续流血泵
结项摘要

Continuous flow blood pump is becoming an important method to treat heart failure, either temporarily fulfilling the function of the heart during heart transplantation or permanently implanting as a substitute for the heart. The continuous blood pump requires dozens of watts of power supply during normal operation, which is beyond the power supply capacity of the conventional implantable battery device. The traditional method of supplying electricity by the wire penetrating the skin is easily to cause infection of the wound site where the wire is in contact with the skin. This project aims to study the problem of the wireless energy transmission for continuous blood pump, and strive to solve the scientific bottleneck problem in the wireless energy transmission of the current continuous blood pump. According to the spatial geometric characteristics and mechanical properties of human skin tissue, a new idea of applying flexible curved coils to human body wireless energy transmission environment to fully fit human skin is proposed, which lays a foundation for the promotion and application of wireless energy transmission in human body. According to the time-varying condition of the wireless energy transmission coil-couple’ position, combined with the physiological pulsation effect of the human blood circulation system, a new method for constructing nonlinear saturable circuit components is proposed. With the mentioned method, the wireless energy transmission system has the characteristics of parity time symmetry and realizes the energy wirelessly transmitted to the continuous blood pump efficiently.

连续流血泵逐渐成为治疗心力衰竭的重要手段,或在心脏移植过程中临时实现心脏的功能,或永久植入作为心脏的替代品。连续流血泵在正常工作时需要数十瓦的电能供给,超出了一般植入式电池装置的供电能力,传统的由导线穿透皮肤进行供电方式极易引起导线与皮肤接触伤口部位产生感染。本项目旨在研究连续流血泵的无线能量传输问题,力求解决目前连续流血泵的无线能量传输中存在的科学瓶颈问题。针对根据人体皮肤组织的空间几何特征和力学特性,提出将柔性曲面线圈应用于人体无线能量传输环境中以充分贴合人体皮肤的新思路,为无线能量传输在人体中的推广应用奠定基础;针对无线能量传输线圈位置时变情况,结合人体血液循环系统的生理脉动影响,提出构建非线性可饱和电路元件的新方法,使得无线能量传输系统具备宇称时间对称特特性,实现连续流血泵的能量无线高效的供给。

项目摘要

连续流血泵逐渐成为治疗心力衰竭的重要手段,或在心脏移植过程中临时实现心脏的功能,或永久植入作为心脏的替代品。连续流血泵在正常工作时需要数十瓦的电能供给,超出了一 般植入式电池装置的供电能力,传统的由导线穿透皮肤进行供电方式极易引起导线与皮肤接触伤口部位产生感染。本项目旨在研究连续流血泵的无线能量传输问题,力求解决目前连续流血泵的无线能量传输中存在的科学瓶颈问题。项目在执行过程中主要针对血泵无线能量传输系统在实际运行工况中容易产生的线圈位置变化、负载功率变化等情况开展研究,主要研究内容为曲面线圈的设计以更好的符合人体皮肤组织,发射线圈位置排布探索以获得更均匀的传输磁场,并构建了非线性可饱和电路为系统提供高频的交流电增加系统的鲁棒性,最后进行相关的实验验证,最终实现了在各传输工况下,系统能较稳定的为负载提供能量,各工况下效率基本高于80%,通过本项目的研究,可以为血泵高效稳定的无线供电提供一定的技术支撑,加速血泵整体完全植入进程。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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