Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2020 / с. 36-39

Влияние смещений катушек индуктивности на нагрев тканей при беспроводной чрескожной передаче энергии

Е.В. Рябченко, Э.А. Миндубаев, А.А. Данилов

Аннотация

Исследовано влияние на нагрев окружающих биологических тканей смещений катушек индуктивности в составе индуктивной системы беспроводной передачи энергии к имплантируемым медицинским приборам мощностью 500 мВт. Показано, что боковые смещения катушек индуктивности в пределах 2…20 мм могут вызывать увеличение температуры на 0,4 °C по сравнению с нагревом тканей при соосном положении катушек. Изменения температуры могут быть вызваны как изменением величины потерь мощности на элементах системы, так и изменением положения самих элементов системы и взаимным влиянием тепловых полей, создаваемых этими элементами.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Екатерина Викторовна Рябченко, магистрант,

Эдуард Адипович Миндубаев, доцент,

Арсений Анатольевич Данилов, канд. физ.-мат. наук, доцент, Институт биомедицинских систем, Национальный исследовательский университет МИЭТ г. Москва, г. Зеленоград,

e-mail: caterinco@mail.ru

Список литературы

1. Zhang Z., Pang H., Georgiadis A., Cecati C. Wireless Power Transfer – An Overview // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2019. Vol. 66. № 2. PР. 1044-1058.

2. Shadid R., Noghanian S. A Literature survey on wireless power transfer for biomedical devices // International Journal of Antennas and Propagation. 2018. № 5. PР. 1-11.

3. Bocan N.K., Sejdic E. Adaptive transcutaneous power transfer to implantable devices: State of art review // Sensors. 2016. Vol. 16. № 3. P. E393.

4. Danilov A. et al. Methods for Compensation of Coil Misalignment in Systems for Inductive Transcutaneous Power Transfer to Implanted Medical Devices // Biomedical Engineering. 2017. Vol. 51. № 1. PP. 56-60.

5. Slaughter M.S., Myers T.J. Transcutaneous Energy Transmission for Mechanical Circulatory Support Systems: History, Current Status and Future Prospects // Journal of Cardiac Surgery. 2010. Vol. 25. PP. 484-489.

6. Danilov A.A., Itkin G.P., Selishchev S.V. Progress in methods for transcutaneous wireless energy supply to implanted ventricular assist devices // Biomedical Engineering. 2010. Vol. 44. № 4. PP. 125-129.

7. Au S.L.C., McCormick D., Budgett D. Thermal safety of a transcutaneous energy transfer system for ventricular assist devices / 27th Annual Meeting of the International Society for Mechanical Circulatory Support. 2020. P. E54.

8. Weinmann J.J., Sparrow E.M. Heat Flow from Rechargeable Neuromodulation Systems into Surrounding Media // Neuromodulation: Technology at the Neural Interface. 2009. Vol. 12. № 2. PP. 114-121.

9. Knecht O., Bosshard R., Kolar J.W. High-Efficiency Transcutaneous Energy Transfer for Implantable Mechanical Heart Support Systems // IEEE Transactions on Power Electronics. 2015. Vol. 11. № 30. PP. 6221-6236.

10. Lazzi G. Thermal Effects of Bioimplants: Power Dissipation Characteristics and Computational Methods // IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine. 2005. Vol. 24. № 5. PP. 75-81.

11. Mussivand T., Miller J.A., Santerre P.J., Belanger G., Rajagopalan K.C., Hendry P.J., Keon W.J. Transcutaneous Energy Transfer System Performance Evaluation // Artificial Organs. 2008. Vol. 17. № 11. PP. 940-947.

12. ГОСТ Р ИСО 14708-1–2012 Имплантаты хирургические. Активные имплантируемые медицинские изделия. Общие требования к безопасности, маркировке и информации, предоставляемой изготовителем.

13. Lovik R.D., Abraham J.P., Sparrow E.M. Potential tissue damage from transcutaneous recharge of neuromodulation implants // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2009. Vol. 52. PP. 3518-3524.

14. Smith D.K., Lovik R.D., Sparrow E.M., Abraham J.P. Human tissue temperatures achieved during recharging of new- generation neuromodulation devices // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2010. Vol. 53. PP. 3292-3299.

15. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Gurov K.O., Aubakirov R.R., Surkov O.A., Ryabchenko E.V., Selishchev S.V. A Device for Wireless Powering of Battery-Free Implants via Inductive Coupling // Biomedical Engineering. 2020. Vol. 53. № 5. PP. 309-311.

16. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Gurov K.O., Ryabchenko E.V. Modeling of Tissue Heating by Wireless Power Supply Units of Batteryless Implants // Biomedical Engineering. 2018. Vol. 52. № 4. PP. 267-270.