抗线圈偏移与倾斜的人工肛门括约肌经皮能量传输系统 被引量：1

1

作者 王立超 颜国正 +1 位作者 姜萍萍 陈叶淋 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期189-199,共11页

传统的经皮能量传输系统大多采用开环系统,充电过程中患者要尽量保持不动,否则会导致线圈错位或翻转,影响接收功率导致不能正常充电。针对上述问题,本文首先采用LCC-S拓扑结构实现了接收端恒压特征,然后基于互感估计和原边功率补偿的方... 传统的经皮能量传输系统大多采用开环系统,充电过程中患者要尽量保持不动,否则会导致线圈错位或翻转,影响接收功率导致不能正常充电。针对上述问题,本文首先采用LCC-S拓扑结构实现了接收端恒压特征,然后基于互感估计和原边功率补偿的方法实时调节发射端发射功率对接收端电压进行控制。仿真和体外实验结果显示,该系统可以使得接收端输出电压在锂电池整个充电过程中恒定不变;该系统可以允许接收线圈在轴向偏移25 mm内、横向偏移22 mm内、翻转角度80°内进行有限姿态变化,使得患者可以在充电过程中适量运动,大大提高了经皮能量传输系统的稳定性与可靠性,对人工肛门括约肌系统的进一步应用有重要意义。 展开更多

关键词 人工肛门括约肌 经皮能量传输 闭环控制 线圈偏移与倾斜

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用于心脏起搏器的经皮能量传输系统 被引量：11

2

作者 周煜 于歆杰 +2 位作者 程锦闽 王崇慧 王琳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期48-53,60,共7页

针对心脏起搏器传统供能方式带来的弊端,研制了基于无线方式的经皮能量传输系统。在利用计算机仿真确定该系统工作频率的基础上,提出了该系统核心部分(经皮变压器)的数学模型并用实验加以验证。采用电容补偿手段使系统二次侧电路的输出... 针对心脏起搏器传统供能方式带来的弊端,研制了基于无线方式的经皮能量传输系统。在利用计算机仿真确定该系统工作频率的基础上,提出了该系统核心部分(经皮变压器)的数学模型并用实验加以验证。采用电容补偿手段使系统二次侧电路的输出电压满足心脏起搏器充电芯片的电压要求,利用与人体磁介质参数接近的猪皮进行了完整充电实验并绘制了充电曲线,从而证实了该系统的可行性。 展开更多

关键词 经皮能量传输系统 无线 频率 经皮变压器

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无线经皮能量传输系统的试验研究和分析 被引量：2

3

作者 周煜 于歆杰 +3 位作者 李臻 程锦闽 王崇慧 王琳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第7期14-18,共5页

对前期研制的无线经皮能量传输系统(TETS)原理性样机进行深入的试验研究和分析。为模拟TETS在真实诊疗设备负载下的充放电情况,利用小阻值负载开展多周期充放电试验研究并对结果进行了分析。在此基础之上,结合能量守恒定律推导了TETS的... 对前期研制的无线经皮能量传输系统(TETS)原理性样机进行深入的试验研究和分析。为模拟TETS在真实诊疗设备负载下的充放电情况,利用小阻值负载开展多周期充放电试验研究并对结果进行了分析。在此基础之上,结合能量守恒定律推导了TETS的预期使用寿命,从而证实了该系统的可行性。此外,文章还结合国内外电磁辐射标准中SAR限值的规定对TETS样机进行了定量分析,在此基础上提出了展望。 展开更多

关键词 经皮能量传输系统 充放电试验 电磁安全 SAR 参数

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基于经皮能量传输的人工肛门括约肌生物电磁相容性研究 被引量：3

4

作者 昝鹏 张春东 +1 位作者 刘颜凯 高志远 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期997-1002,共6页

针对人工肛门括约肌的生物电磁相容性问题,通过对人体断层照片进行图像分割实现了组织的划分和识别,建立了包含40种生物组织的人体电磁模型.运用时域有限差分法,计算了经皮能量传输系统对生物组织产生的辐射剂量,获得了人体不同组织在... 针对人工肛门括约肌的生物电磁相容性问题,通过对人体断层照片进行图像分割实现了组织的划分和识别,建立了包含40种生物组织的人体电磁模型.运用时域有限差分法,计算了经皮能量传输系统对生物组织产生的辐射剂量,获得了人体不同组织在该电磁场中的比吸收率分布情况,并根据国际人体电磁安全标准对其进行了深入分析.仿真结果表明,经皮能量传输系统在发射功率为1.5W,谐振频率为358kHz的实验环境下对人体组织具有良好的生物相容性. 展开更多

关键词 人工肛门括约肌 经皮能量传输 时域有限差分法 生物电磁相容性

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适用于植入式医疗的三线圈经皮能量传输

5

作者 吴朝晖 陈晓武 +1 位作者 黄穗彪 李斌 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1090-1094,共5页

经皮能量传输方式是目前植入式医疗设备系统供电方式的研究热点,研究如何提高其传输效率和传输有效距离具有重大的应用价值.本文在分析互感耦合理论的基础上,结合互感耦合和强磁耦合的特点,提出了一种适用于经皮能量传输的三线圈耦合结... 经皮能量传输方式是目前植入式医疗设备系统供电方式的研究热点,研究如何提高其传输效率和传输有效距离具有重大的应用价值.本文在分析互感耦合理论的基础上,结合互感耦合和强磁耦合的特点,提出了一种适用于经皮能量传输的三线圈耦合结构,并对其进行了相关的理论推导.结果表明:当耦合系数小于0.25时,三线圈耦合结构对耦合效率具有增强作用;在耦合系数为0.04时可提高将近一倍的效率.实验结果也很好地验证了理论分析结果. 展开更多

关键词 三线圈耦合 经皮能量传输 植入式医疗设备

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基于E类放大器的经皮能量传输系统的元件损耗分析 被引量：2

6

作者 阳天亮 赵春宇 陈大跃 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期93-99,共7页

经皮能量传输系统(TETS)要求很高的能量传输效率,以减少因元件发热而烧热人体组织的可能性和提高系统的便携性。本研究提出一种基于E类放大器的TETS各个元件传导损耗的分析方法。根据理想E类放大器的参数设计方程,各个元件的参数和损耗... 经皮能量传输系统(TETS)要求很高的能量传输效率,以减少因元件发热而烧热人体组织的可能性和提高系统的便携性。本研究提出一种基于E类放大器的TETS各个元件传导损耗的分析方法。根据理想E类放大器的参数设计方程,各个元件的参数和损耗表示为E类放大器驱动占空比的函数关系式。通过损耗分析得出各个元件的损耗与输入电压的平方成反比,与输出功率成正比,随着占空比的增加而减小。当占空比小于0.5时,通过增大占空比可以明显提高效率,而当占空比大于0.8时,增大占空比几乎不能再提高系统效率,因此,基于E类放大器TETS的占空比设置在0.5至0.8之间较为合适。理论分析的结果通过占空比分别为0.25、0.5和0.75的实验得以验证。实验表明,当占空比大于0.3时,理论效率值与实验值的误差很小。 展开更多

关键词 经皮能量传输系统 E类放大器 高效率 占空比

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植入式医疗设备经皮能量充电系统设计与实验 被引量：5

7

作者 克磊 颜国正 +2 位作者 颜胜 刘志强 王志武 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2846-2853,共8页

基于电磁耦合原理设计了一套应用于植入式医疗设备经皮能量充电系统,解决了因拖缆供电或更换电池而多次手术的不便和隐患。建立了传输链路等效模型,分析了线圈品质因数和接收端等效负载对系统传输效率和接收电压的影响,优化线圈设计,设... 基于电磁耦合原理设计了一套应用于植入式医疗设备经皮能量充电系统,解决了因拖缆供电或更换电池而多次手术的不便和隐患。建立了传输链路等效模型,分析了线圈品质因数和接收端等效负载对系统传输效率和接收电压的影响,优化线圈设计,设计了隔离式电池管理充电电路。实验结果表明,新式14股双层Litz线串联线圈性能满足实际应用要求,在有效充电距离10～38 mm内,最大接收功率和传输效率分别为2 400 mW(23 mm,54%)和81%(11 mm,870 mW)。此外,针对不同的充电过程中等效负载电阻的变化,系统无需复杂的控制电路,依靠自身的阻抗特性响应即可保证体内接收电压均在安全范围内变化。 展开更多

关键词 植入式医疗设备 经皮能量传输 充电电池

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人工肛门括约肌无线经皮供能系统及实验研究 被引量：6

8

作者 刘志强 颜国正 +1 位作者 克磊 颜胜 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2831-2838,共8页

设计用于反馈式人工肛门括约肌的无线经皮供能系统,从理论和实验2个方面对基于磁耦合谐振的无线能量传输这一前沿技术进行研究。接发线圈均采用平面螺旋结构沿磁芯表面绕制而成。为了在体外供电时耦合链路能够较好地处于谐振状态,减少... 设计用于反馈式人工肛门括约肌的无线经皮供能系统,从理论和实验2个方面对基于磁耦合谐振的无线能量传输这一前沿技术进行研究。接发线圈均采用平面螺旋结构沿磁芯表面绕制而成。为了在体外供电时耦合链路能够较好地处于谐振状态,减少由于位置变化或人体组织干扰可能带来的频率分裂现象,系统加入了半自动闭环反馈控制环节,在此基础上进行了大量的离体和活体动物实验。实验主要围绕线圈的选择、传输水平、传输路径、障碍物对传输性能的影响,表明在直径分别为6 cm和3.5 cm的初级和次级平面螺旋线圈作用下,设定固有频率230 kHz,实现了发射功率2 W,最大传输效率达82%,在10～15 mm距离内效率仍有63%～75%的能量传输,满足了该植入式器件的用电需求。 展开更多

关键词 人工肛门括约肌 磁耦合谐振 经皮能量传输 离体实验 动物实验

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新一代反馈式人工肛门括约肌系统的研究 被引量：6

9

作者 刘志强 颜国正 +1 位作者 克磊 翁晓靖 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1173-1180,共8页

近年,国内外开展了人工肛门括约肌系统的研制,为临床上根治大便失禁提供全新的方法和手段,但现有的系统在假体结构、便意重建和血供安全方面存在诸多缺点。为此,设计了反馈式人工肛门括约肌系统,其柱囊式括约肌假体采用生物材料制作,内... 近年,国内外开展了人工肛门括约肌系统的研制,为临床上根治大便失禁提供全新的方法和手段,但现有的系统在假体结构、便意重建和血供安全方面存在诸多缺点。为此,设计了反馈式人工肛门括约肌系统,其柱囊式括约肌假体采用生物材料制作,内置生物压力传感装置重建便意感知,实现排便报警,手持遥控端,控制双向滚轮式医用微泵定量地抽吸储液囊腔中的液体,从而实现假体对肠壁的咬合和释放。系统采用集成化封装,并经皮能量传输对体内系统供电。然后,从血供安全角度出发,借助猪大肠离体实验推导出阈值,并经活体动物实验,考察肠道血供安全、植入技巧和动物管理等信息。离体实验表明,系统能够有效地抑制肠道内容物渗漏,实现了对肠壁咬合压力的均匀分布(6.22～7.16 kPa),从血供安全的角度确定了排便阈值(12.9 kPa)并重建了反馈式排便感知;活体动物实验验证了可行性和有效性,运行稳定。 展开更多

关键词 人工肛门括约肌 血供 生物反馈控制 动物实验 经皮能量传输

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新型原位植入式人工肛门括约肌样机及离体肠道实验研究 被引量：4

10

作者 克磊 颜国正 +2 位作者 翁晓靖 刘华 许茜茜 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期846-852,共7页

设计一款基于生物信号反馈机制的智能化可遥控式人工肛门括约肌系统。所设计的蠕动式微型医用泵在3.3 V驱动电压下,最大流量为8.5 mL/min,最大封闭压可达170 kPa。新型括约肌假体在较小注水量(9～10.5 mL)的情况下,可实现对肠壁作用压... 设计一款基于生物信号反馈机制的智能化可遥控式人工肛门括约肌系统。所设计的蠕动式微型医用泵在3.3 V驱动电压下,最大流量为8.5 mL/min,最大封闭压可达170 kPa。新型括约肌假体在较小注水量(9～10.5 mL)的情况下,可实现对肠壁作用压的均匀分布(3.34～7.26 kPa),符合人体肠道生理结构和安全压力阈值的要求,避免由于局部高压导致的缺血性坏死。人工括约肌系统采用体内充电电池、体外无线经皮能量充电的供电方式,实现系统的完全植入式移植。离体实验结果表明,该系统可以有效地抑制肠道内容物渗漏,成功建立排便感知信号,从而为严重肛门失禁、结肠造口等肛门功能严重缺失的患者提供一种人性化的治疗方案。 展开更多

关键词 人工肛门括约肌 括约肌假体 经皮能量传输 医用微泵 生物反馈控制

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基于射频感应控制的掌指人工关节研究 被引量：4

11

作者 赵春宇 陈大跃 +4 位作者 谢国权 朱成刚 黄震宇 顾玉东 董震 《中国生物医学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期418-427,共10页

针对目前临床上存在大量掌指臂丛神经损伤患者无法医治的状况 ,提出了通过植入带有驱动电机的掌指人工关节来行使掌指功能的治疗方案。文中研究了植入式人工关节的结构、机械传动、控制信号的获取和传输等。为解决驱动电机的电源问题 ,... 针对目前临床上存在大量掌指臂丛神经损伤患者无法医治的状况 ,提出了通过植入带有驱动电机的掌指人工关节来行使掌指功能的治疗方案。文中研究了植入式人工关节的结构、机械传动、控制信号的获取和传输等。为解决驱动电机的电源问题 ,作者提出了运用电磁感应的经皮能量传输技术来驱动植入电机的旋转 ,利用反映掌指动作意识的肌电信号来控制射频磁场的发射 ,使得体内线圈感应体外射频磁场后驱动电机转动。最后研究了一套临床关节植入的手术方案 ,并在三例尸体上进行了功能实验 ,验证了植入的人工关节能满足人体掌指的基本功能。 展开更多

关键词 经皮能量传输 掌指关节 植入式

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人工肛门括约肌性能与生物相容性的动物实验 被引量：3

12

作者 克磊 颜国正 +3 位作者 刘志强 颜胜 王志武 王永兵 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期193-198,204,共7页

设计动物实验,验证优化设计后人工肛门括约肌系统功能性和生物相容性.实验分别在术前和术后第1、4d,第1、2、4、5周,从2条Beagle犬颈静脉抽取血样进行血清化学分析.分析参数包括:总蛋白,白蛋白,总胆红素,天冬氨酸转氨酶,尿素氮,肌酐酸... 设计动物实验,验证优化设计后人工肛门括约肌系统功能性和生物相容性.实验分别在术前和术后第1、4d,第1、2、4、5周,从2条Beagle犬颈静脉抽取血样进行血清化学分析.分析参数包括:总蛋白,白蛋白,总胆红素,天冬氨酸转氨酶,尿素氮,肌酐酸和高敏C反应蛋白.实验结果表明:系统各模块功能正常,肝功能指标总胆红素含量正常,天冬氨酸转氨酶术后略高于正常范围,术后2周恢复正常;肾功能指标尿素氮正常,肌酐酸含量在正常范围内波动;总蛋白和白蛋白含量术后虽有波动,但均恢复至正常范围;炎性因子高敏C反应蛋白含量未发生变化,表明体内无感染炎症现象;各血样指标显示人工肛门括约肌对Beagle犬生理功能并未造成不良影响. 展开更多

关键词 肛门失禁 人工肛门括约肌 生物相容性 经皮能量传输 动物实验

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新人造肛门括约肌系统充电模块热分析与控制 被引量：3

13

作者 周泽润 颜国正 +3 位作者 王志武 华芳芳 姚盛健 丁紫凡 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期813-819,共7页

仿耻骨式人造肛门括约肌系统(PAAS)采用经皮能量传输(TET)为集成在充电模块内部的锂电池进行充电,使系统可长期稳定地在活体内工作.很多体内实验表明,无线充电过程中产生的大量热量对PAAS植入后充电模块附近活体组织的生物安全性不利,... 仿耻骨式人造肛门括约肌系统(PAAS)采用经皮能量传输(TET)为集成在充电模块内部的锂电池进行充电,使系统可长期稳定地在活体内工作.很多体内实验表明,无线充电过程中产生的大量热量对PAAS植入后充电模块附近活体组织的生物安全性不利,故需对无线充电过程进行合理规划.本文通过分析充电模块内部各组件的热传导关系,建立充电模块内部热阻模型,并利用体外实验对该模型进行验证及修正,经修正后的模型可以可靠地描述充电过程中活体组织温度变化情况.基于修正后的模型,本文制定了体内实验过程中单次最大连续无线充电时间,从而提高体内实验中PAAS的生物安全性,进而延长PAAS植入时间. 展开更多

关键词 人工肛门括约肌 经皮能量传输 热阻分析 体内实验

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