一个小型的低频磁电无线电力传输系统,用于为生物医学植入物供电

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物医学工程 生物医学工程
• 电气工程 电气工程

背景情况:

• 植入式医疗器械 (IMD) 需要无线电源解决方案.
• 现有的无线电力传输 (WPT) 系统面临着小型化,功率效率和安全性 (特定吸收率 - SAR) 的挑战.
• 磁电 (ME) 传感器为小型化WPT系统提供了潜力.

研究的目的:

• 展示一个小型的ME无线电力传输 (WPT) 系统,用于为植入式医疗设备 (IMD) 提供电力.
• 解决设备小型化,功率减弱和SAR之间的权衡问题.
• 为了确保潜在的临床应用的生物相容性.

主要方法:

• 在50kHz运行的微机ME异构结构 (3.5×5mm2) 的制造.
• 在没有直流偏差的低强度交流磁场下ME设备的表征.
• 集成自动供电的电源管理电路 (PMC) 进行调节的直流输出.
• 使用人类肝细胞系 (WRL-68) 进行体外细胞毒性分析.

主要成果:

• 在8kΩ负载中实现了0.4V的输出电压和6.6μW的功率.
• 通过在50kHz运行,将SAR降低到<1μW/kg.
• 开发了一个提供3.5V调节直流的PMC,从0.73.3V交流输入提供>85%的效率和<550nA电流消耗.
• 在7天内确认了Parylen-C封装ME装置的生物相容性.

结论:

• 一个适合IMDs的微型ME-WPT系统已经成功演示.
• 该系统实现了显著的尺寸缩小,并且在低SAR的情况下安全运行.
• 集成的PMC增强了电源管理,并且该设备具有出色的生物相容性.