22346

طراحي و بهينه سازي لينك انتقال توان بي سيم براي ادوات قابل كاشت پزشكي

كارشناسي ارشذ

الكترونيك

1395

1399/03/19

دكتر جواد ياوند حسني

برق

سيستم انتقال توان به روش القايي كه مبتني بر دو يا چند سيم پيچ است عموماً براي انتقال توان بي¬سيم و انتقال داده براي كاشتينه هاي پزشكي مورد استفاده قرار مي گيرد. از آن جايي كه نظارت بر عملكرد بافت بايد دائمي و پيوسته صورت پذيرد، بنابراين يكي از اساسي ترين بخش هاي يك سيستم قابل كاشت در بدن تامين توان مورد نياز آن است كه بتواند با كمترين آسيب به بافت بدن اين مهم را برآورده سازد. چالش-هاي عمده موجود در انتخاب منبع توان براي سيستم هاي قابل كاشت در بدن محدوديت اندازه، عدم دسترسي، نياز به كار مداوم و زيست سازگاري است. دستيابي به بازده انتقال توان بالا نيازمند بهينه سازي هندسي سيم پيچ ها، ضريب تزويج و ضريب كيفيت بالا است. اين پايان¬نامه يك دستگاه انتقال توان بي سيم صفحه اي براي فراهم كردن توان مورد نياز يك كاشتينه در سر را معرفي مي كند. ازجمله اهداف و مزيت هاي اصلي سيستم پيشنهادي رسيدن به يك بازدهي مطلوب و بهينه براي انتقال توان است. در اين جا سيستم پيشنهادي دو سيم پيچه و تك لايه است كه در فركانس 13/56 مگاهرتز كار مي كند. فرايند بهينه سازي با الگوريتم ژنتيك و روش تكرار در نرم افزار MATLAB و HFSS انجام شده است. در واقع، به دليل وجود بيشمار نقطه اكسترمم در تابع بازده انتقال توان لينك القايي، براي پيدا كردن مقدار بهينه بازده، از الگوريتم ژنتيك كمك گرفته شد و به بازده78/6 درصد دست يافتيم و براي اطمينان از بهينه بودن هر پارامتر، بازده انتقال توان به ازاي تغيير هر پارامتر در محدوده مشخص بررسي گرديد. بازده در حالتي كه فاصله بين سيم پيچ فرستنده و گيرنده 10ميليمتر است و در شرايط خلاء قرار دارد به مقدار بيشينه 87 درصد رسيد. همچنين تاثير بافت سر روي بازدهي توان، شبيه سازي شده است كه به 81/4 درصد كاهش يافته است و ميزان نرخ جذب ويژه براي سيستم طراحي شده نيز مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهد كه سيستم پيشنهادي استانداردهاي پزشكي را اقناع ميكند.

1399/05/23

Design and Optimization of Wireless Power Transmission link for Biomedical Implantable Devices

9/30/2020 12:00:00 AM

Dual and multi-coil based wireless links are often used for wireless power transfer (WPT) and biomedical implantable devices. Since Monitoring physiological performance need to be permanent and continuous, one of the most important parts of the implantable devices is the power supply system. The main challenges that should be considered in choosing a power supply for implantable devices include Size limitation, Inaccessible, the need to work continuously and biocompatibility. Achieving high power transmission efficiency requires geometric optimization of the coils, high quality factor and high coupling coefficient. This thesis introduces a planar coil pair for wireless power transmission systems capable of providing wireless power to a head implant. The main goal of the proposed system is to achieve optimal efficiency for Power transfer. To achieve this goal, an optimization process has been performed using genetic algorithm and repetition method in MATLAB and HFSS software. The proposed system contains two-coils on single-layer PCB and operates at 13.65 MHz. The results showed that optimized coil pairs achieved 87% efficiency at face to face relative distance of 10 mm in the air. The effect of head tissue on the power efficiency has been simulated and special absorption rate of the head has been considered. In this case we achieved 81.4% efficiency in the tissue and The results show that the proposed system follows the medical standards.