Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №4, 2020 / с. 22-24

Настройка усилителя мощности класса Е для компенсации влияния глубины имплантации принимающей катушки индуктивности в системе чрескожной беспроводной передачи энергии

                                

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


Аннотация

Предложен метод компенсации влияния глубины имплантации принимающей катушки индуктивности на выходную мощность системы чрескожной беспроводной передачи энергии при помощи индуктивной связи. В передающей части системы используется усилитель мощности класса Е. Предложенный метод основан на определении номиналов шунтирующего и последовательного конденсаторов в нагрузочной цепи усилителя мощности класса Е, при использовании которых достигается необходимый уровень выходной мощности. Для набора систем беспроводной передачи энергии, в которых глубина имплантации принимающей катушки составляет от 5 до 20 мм, рассчитаны номиналы конденсаторов, при которых обеспечивается выходная мощность 1,6 Вт. Для выбранных параметров систем в зависимости от глубины имплантации эффективность передачи энергии изменяется в диапазоне 56...93 %.


Сведения об авторах

Эдуард Адипович Миндубаев, канд. техн. наук, мл. научный сотрудник, Институт бионических технологий и инжиниринга, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет), г. Москва
Елена Викторовна Селютина, инженер, АО «Зеленоградский инновационно-технологический центр», г. Москва, г. Зеленоград,
Арсений Анатольевич Данилов, канд. физ.-мат. наук, доцент, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград, ст. научный сотрудник, Институт бионических технологий и инжиниринга, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет), г. Москва,

Список литературы

1. Guk K. et al. Evolution of Wearable Devices with Real-Time Disease Monitoring for Personalized Healthcare // Nanomaterials. 2019. Vol. 9. № 6. P. 813.
2. Goetz L.H., Schork N.J. Personalized medicine: Motivation, challenges, and progress // Fertility and Sterility. 2018. Vol. 109. № 6. PP. 952-963.
3. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Selishchev S.V. The Effect of Transmitter Coil Size on the Optimal Implantation Depth of Receiver Coil in Transcutaneous Inductive Energy Transfer Systems // Biomedical Engineering. 2018. Vol. 51. № 5. PP. 354-357.
4. Ghovanloo M., Cheng Y. Analytical Modeling and Optimization of Small solenoid Coils for Millimeter-Sized Biomedical Implants // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2017. Vol. 65. № 3. PP. 1024-1035.
5. Drossos A., Santomaa V., Kuster N. The Dependence of Electromagnetic Energy Absorption Upon Human Head Tissue Composition in the Frequency Range of 300-3000 MHz // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2000. Vol. 48. № 11. PP. 1988-1995.
6. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Selishchev S.V. 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.
7. Heebl J.D., Thomas E.M., Penno R.P., Grbic A. Comprehensive analysis and measurement of frequency-tuned and impedance- tuned wireless non-radiative power-transfer systems // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2014. Vol. 56. № 4. PP. 44-60.
8. Vandevoorde G., Puers R. Wireless energy transfer for stand- alone systems a comparison between low and high power applicability // Sensors and Actuators A. 2001. Vol. 92. PP. 305-311.
9. Liu H., Shao Q., Fang X. Modeling and optimization of class-E amplifier at subnominal condition in a wireless power transfer system for biomedical implants // IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems. 2017. Vol. 11. № 1. PP. 35-43.
10. Cheon S., Kim Y.-H., Kang S.-Y., Lee M.L., Lee J.-M., Zyung T. Circuit-model-based analysis of a wireless energy- transfer system via coupled magnetic resonances // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2011. Vol. 58. № 7. PP. 2906-2914.
11. Sokal N.O. Class-E RF Power Amplifiers // QEX. 2001. № 204. PP. 9-20.