基于混合磁负超材料的心脏起搏器无线供能系统

摘要

针对心脏起搏器无线供能系统传输效率低、抗偏移能力差的问题,该文提出一种基于混合磁负超材料的心脏起搏器无线供能系统。首先,根据磁负超材料的谐振原理、品质因数理论,设计了两种谐振频率的磁负超材料(MNG)基元;其次,通过分析无线供能系统漏磁情况以及基元负磁导率和磁损耗之间的关系,构成具有两种负磁导率的混合MNG阵列;最后,使用有限元分析软件计算人体各组织电场强度峰值与比吸收率峰值,验证了系统的安全性。实验结果表明,两线圈间距16~28 mm情况下,加入混合MNG阵列的无线供能系统输出功率从0.19~0.81 W增加到1.02~1.67 W,传输效率从8.53%~43.15%提升到40.78%~57.32%;接收线圈发生水平偏移情况下可以维持最低0.86 W的输出功率和32.81%的传输效率,30 min充电测试下系统最大温升为3.49℃,符合人体安全标准。