一种无线供电用植入式集成线圈的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种无线供电用植入式集成线圈的检测方法。线圈间的能量耦合效率取决于线圈间的耦合系数和线圈的品质因素，而这些参数由线圈的结构、尺寸和线圈周围的环境决定。本发明专利技术依据经典线圈模型，对线圈在生物兼容性材料、肌肉组织等多层介质包围下的电阻、电感和电容进行了解析建模，尤其在电容的建模上，通过将多层介质简化为多个单层介质的叠加，再利用单层介质情形的等效介电常数精确拟合，极大地提升了电容模型的精度，从而提高了线圈阻抗和品质因素的计算精度。在无线供电应用中，系统工作频率通常在线圈品质因数最大时对应的频率，本发明专利技术提出的模型可以有效预测此频率。

【技术实现步骤摘要】
一种无线供电用植入式集成线圈的检测方法
本专利技术属于植入式无线供电系统
，具体涉及一种无线供电用植入式集成线圈的检测方法。
技术介绍
植入式心脏起搏器、植入式人工耳蜗、植入式神经刺激器等植入式医疗器件已得到越来越多的应用，帮助人们对抗疾病。为减小植入式器件对人体的侵入性，器件的尺寸也越来越小。采用无线供电来避免电池植入是减小植入器件尺寸重要的手段之一。在基于磁场耦合、电场耦合、超声耦合等多种耦合方式的无线供电技术中，通过体内外线圈间的磁场耦合无线供电是当前最为成熟的技术。在磁场耦合无线供电中，植入体内的接收线圈若能与植入体内的集成电路芯片进行单片集成，不仅可以实现更小的尺寸和更好的一致性，而且相比手工或机械绕制的螺旋线圈具有更好的集成度，有利于实现批量生产。电能的传输效率是无线供电系统最受关注的参数之一，尤其是在植入式医疗应用中。由于线圈间的能量耦合效率取决于线圈间的耦合系数和线圈的品质因素，而这些参数由线圈的结构、尺寸和线圈周围的环境(如介电常数、磁导率等)决定。然而，随着器件逐渐应用于人体组织内部，器件的周围介质环境变得更加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线供电用植入式集成线圈的检测方法，其特征在于：步骤一、获取被测线圈、衬底的几何参数、生物兼容性材料的厚度、被测线圈在生物组织肌肉中的位置；建立包含高频相关的线圈集总参数模型，包括被测线圈、包裹在被测线圈外部的生物兼容性材料和生物组织肌肉；被测线圈等效为寄生电感Ls、串联寄生电阻Rs，寄生电容Cp和并联寄生电阻Rp；串联在一起的寄生电感Ls、串联寄生电阻Rs，并联上寄生电容Cp和并联寄生电阻Rp；/n步骤二、建立寄生电感L

【技术特征摘要】
1.一种无线供电用植入式集成线圈的检测方法，其特征在于：步骤一、获取被测线圈、衬底的几何参数、生物兼容性材料的厚度、被测线圈在生物组织肌肉中的位置；建立包含高频相关的线圈集总参数模型，包括被测线圈、包裹在被测线圈外部的生物兼容性材料和生物组织肌肉；被测线圈等效为寄生电感Ls、串联寄生电阻Rs，寄生电容Cp和并联寄生电阻Rp；串联在一起的寄生电感Ls、串联寄生电阻Rs，并联上寄生电容Cp和并联寄生电阻Rp；
步骤二、建立寄生电感Ls的表达式如式(1)所示；



式(1)中，c1、c2、c3、c4分别位于被测线圈的四个形状系数；μ为被测线圈所在环境的磁导率；n为被测线圈的匝数；davg为被测线圈的平均半径，davg＝(di+do)/2，di、do分别为被测线圈的内径、外径；ρ为填充因子，其表达式为ρ＝(do-di)/(di+do)；
步骤三、计算被测线圈的寄生电容Cs；
3-1.计算处于空气中且没有衬底的被测线圈的寄生电容C0如式(2)所示；空气介质自谐振频率f0,ST的表达式如式(3)所示；



f0,ST＝kFc/2l(3)
式(2)和(3)中，c为真空中电磁波的传播速度；l是被测线圈的长度；kF作为负载系数；
3-2.建立被测线圈在自身底面上方环境中的相对等效介电常数εr-up的表达式如式(4)所示；



式(4)中，t3-up、t4-up生物兼容性材料在被测线圈的底面上方部分的厚度、生物组织肌肉环境在被测线圈的底面上方部分的厚度；εr3、εr4分别是生物兼容性材料、生物组织肌肉的相对介电常数；
建立被测线圈在自身顶面下方环境中的相对等效介电常数εr-down的表达式如式(5)所示；



式(5)中，t1、t2、t3-down、t4-down分别是衬底氧化层的厚度、衬底的厚度、生物兼容性材料在被测线圈的顶面下方部分的厚度、生物组织肌肉在被测线圈的顶面下方部分的厚度；εr1、εr2分别是衬底氧化层、衬底主体的相对介电常数；
3-3.建立寄生电容CP表...

【专利技术属性】
技术研发人员：程瑜华，石昊云，王高峰，李文钧，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学温州研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33