دانلودد مقاله اثرات القایی در تنظیم کننده ضربان مجهز به سیستم شارژ انتقال توان بی سیم
این مقاله تداخل الکترومغناطیسی (EMI) درون سیستمی را در یک تنظیم کننده ی ضربان قلب مجهز به سیستم شارژ انتقال توان بیسیم (WPT) بررسی می کند. کاربرد WPT در تنظیم کننده بسیار نوین می باشد، و هیچ نتیجه ای در مورد اثرات ممکن EMI، که توسط جریان سیم پیچ WPT در سرپوش تنظیم کننده ضربان تولید می شود، تاکنون منتشر نشده است. برای این منظور، یک روش میدان/ مدار شبیه سازی اصلی و کارآمد ارائه شده است، تا ولتاژهای القایی در سرپوش تنظیم کننده را پیش بینی کند. در محاسبات عددی، تنظیم کننده ی ضربان با کویل ثانویه ی WPT و یک سرپوش تنظیم کننده، در یک مدل پیچیده ی بدن انسان، کاشت می شود. نتایج عددی توسط اندازه گیری ارزیابی می شوند، که سازگاری خوبی دارند. رویکرد ارائه شده، یک ابزار مناسب برای تست های سازگاری EMI تنظیم کننده و ارزیابی امنیت، مفید می باشد.
1 . مقدمه
کاربرد انتقال توان بیسیم (WPT) برای شارژ مجدد باتری تنظیم کننده، یا لوازم پزشکی فعال ایمپلنت شده، اخیرا مورد بررسی قرار گرفته است [1]-[4]. با این که جنبه های امنیت میدان الکترومغناطیسی (EMF) و طراحی سیستم در مقالات [1] و [2] بررسی شده اند، تداخل الکترومغناطیسی (EMI) تولید شده توسط سیستم WPT د خود تنظیم کننده، برای اولین بار در مقاله ی حاضر بررسی شده است. جریان های کویل WPT یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان تولید می کنند، که می تواند جریان و ولتاژ را در سرپوش های تنظیم کننده القا کند، که در عوض می تواند تداخلی در مدارات خود تنظیم کننده ایجاد کند، و بالاتر از همه اینها، می تواند جریان را به قلب تزریق کند [5] و [6]. اصلی ترین مکانیسم کوپل بین تنظیم کننده و میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیستم WPT، بر اساس حلقه ی تشکیل شده توسط سیستم سرپوش از طریق بافت های انسان می باشد (شکل 1). این ناحیه ی حلقه، به تنظیمات الکتریکی-هندسی سرپوش های تنظیم کننده بستگی دارد.
به دلیل پیچیدگی تنظیمات انجام شده توسط بدن انسان، سرپوش های تنظیم کننده، کویل های WPT، و محفظه ی تنظیم کننده، بررسی عددی کامل، عملی نمی باشد. برای حل این مشکل، یک ابزار شبیه سازی همزمان میدان-مدار ارائه می شود، تا ولتاژ القایی پورت ورودی تنظیم کننده، ارزیابی شود. در رویکرد ارائه شده، تنظیمات تنظیم کننده با یک سرپوش یک قطبی با یک مدار معادل به دست آمده با اعمال نظریه ی خط انتقال (TL) مدل سازی می شود، در حالی که ابزار نرم افزاری کامسول (COMSOL) برای به دست آوردن پارامترهای مدار به کار رفته است. این تکنیک محاسبات سریع ولتاژ القایی را برای چند نوع سرپوش و تنظیمات الکتریکی – هندسی، امکان پذیر می سازد.
5 . نتیجه گیری
اثرات القایی ایجاد شده توسط کاربرد یک سیستم شارژ WPT با یک سرپوش تنظیم کننده ی تک قطبی برای اولین بار بررسی شده است. رویکرد شبیه سازی همزمان ارائه شده، امکان محاسبه ی سریع ولتاژ القایی در پایانه های سرپوش تولید شده توسط جریان کویل WPT، را فراهم می کند. نتایج عددی، با اندازه گیری های نشان دهنده ی سازگاری مناسب مقایسه شده اند. در آینده، اثرات القایی به دست آمده برای تنظیمات تنظیم کننده ی واقعی، با محدودیت های استاندارد مقایسه می شوند. بعلاوه، روش ارائه شده در ارزیابی EMI در سرپوش های دو قطبی، به کار خواهد رفت.
This paper deals with the intrasystem electromagnetic interference (EMI) in a pacemaker equipped with a wireless power transfer (WPT) charging system. The WPT application to pacemakers is very new, and no results are yet published on possible EMI effects produced by the WPT coil currents in the pacemaker pacing leads. To this aim, an efficient and original co-simulation circuit/field method is proposed to predict the induced voltages on a pacing lead. In the numerical calculation, the pacemaker with WPT secondary coil and a pacing lead is implanted in a sophisticated human body model. The numerical results are validated by measurements showing a good agreement. The proposed approach would be a useful tool for pacemaker EMI compliance tests and safety assessment evaluations.
II. SYSTEM CONFIGURATION
When a pacemaker is equipped with a WPT charging system, the primary coil is located on the body surface, while the secondary coil is inside the body, i.e., in the pacemaker [1], [2]. The WPT coil currents produce a time-varying magnetic field needed to inductively transfer power, but this field can also induce currents and voltages on the pacing leads with the risk to generate EMI in the pacemaker circuitry and problems to the heart [5]–[9].
When considering a pacemaker with a unipolar lead, the pacemaker has the cathode electrode that lies within the heart while the anode is the metallic housing of the pacemaker [see Fig. 1(a)]. The current return path inside the human body is not clearly defined, as shown in Fig. 1(b). In the proposed method, the unipolar lead is assumed to be a field-excited nonuniform TL. Thus, the lead is discretized in a number of series-connected TL segments as shown in Fig. 1(c), whose excitation depends mainly on the loop area delimited by the lead and the current return path.
V. CONCLUSION
The induced effects produced by the application of a WPT charging system to a pacemaker with a unipolar pacing lead has been evaluated for the first time. The proposed co-simulation approach allows a fast calculation of the induced voltage on the lead terminals produced by the WPT coil currents. The numerical results have been compared with measurements highlighting a satisfactory agreement. In the future, the obtained induced effects for real pacemaker configurations will be compared with standards limits. Furthermore, the proposed method will be applied to evaluate the EMI in bipolar leads.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
1 . مقدمه
2 . تنظیمات سیستم
3 . مدل ریاضی
4 . کاربردها
5 . نتیجه گیری
منابع
.1 INTRODUCTION
2. SYSTEM CONFIGURATION
3. MATHEMATICAL MODEL
4. APPLICATIONS
5. CONCLUSION
REFERENCES
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه