基于低频AlScN压电微机械超声波传感器的高效无线电力传输系统用于可植入的医疗器械
Wanyun Cui1,2, Jianwei Zong1,2, Junxiang Li1
1School of Microelectronics, Shanghai University, Shanghai 201800, China.
Micromachines
|April 26, 2025
概括
这项研究证明了低频超声波无线电力传输使用化转换器. 这项创新为可植入医疗器械提供了稳定的电源,减少了对侵入性电池更换的需求.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 植入式医疗器械 (IMD) 传统上依赖于需要手术更换的大型电池.
- 无线电力传输 (WPT) 提供了一个有前途的替代方案,超声波WPT (UWPT) 显示了明显的优势.
- 对低频UWPT的研究是有限的,阻碍了更广泛的应用.
研究的目的:
- 探索使用化 (AlScN) 压电微型电机传感器 (PMUTs) 的低频无线电力传输.
- 为了评估AlScN PMUTs在低频率的脱离离子 (DI) 水中的功率传输效率 (PTE).
- 开发一个功能性的低频UWPT系统供电植入式医疗器械.
主要方法:
- 使用AlScN PMUT用于DI水中的超声波功率传输.
- 在14.075 kHz的低频率运行UWPT系统.
- 在最佳负载阻力下测量PTE,并评估IMD应用的输出电压.
主要成果:
- 在最佳负载条件下,在14.075 kHz时达到2.68%的最大PTE.
- 开发了一个低频UWPT系统,能够提供稳定的3.3V输出.
- 证明了使用AlScN PMUT用于高效的低频UWPT的可行性.
结论:
- 对于水环境中的低频UWPT,AlScN PMUT是有效的.
- 开发的UWPT系统为IMD提供了稳定的电源,解决了传统电池的局限性.
- 这项工作有助于开发一个全面的UWPT框架,涵盖全频谱.
