Побудова системи черезшкірного живлення електрокардіостимулятора, страница 2

Система черезшкірного живлення (СЧЖ) повинна забезпечити безконтактну передачу електроенергії, призначеної для заряджання через шкіру елементів живлення (акумулятора) імплантованого підшкірно кардіостимулятора. Таким кардіостимулятором вибрано найбільш масовий серед кардіостимуляторів ‒імплантантів ЭКС 5388 [1]. Тобто, встановлено: тип корпусу електрокардіостимулятора, його розміри та електропровідність, електроємність акумулятора, його тип та періодичність заряджання, силу електричного струму заряджання, частоту радіохвилі ‒ носія енергії, відстань до імплантанта, розміри приймальної антени, час заряджання.

1.2  Складання технічного завдання на побудову системи черезшкірного живлення

Для побудови функціональної схеми необхідно обґрунтувати вибір математичної моделі СЧЖ, на базі якої вибрати функціональні елементи та їх з’єднання, а також структурні та принципові вирішення їх схем. Крім цього необхідно знайти вирази, за якими розраховуються номінальні значення параметрів радіоелементів.

Технічне завдання

на розробку СЧЖ електрокардіостимулятора.

1.2.1 Виконавець: Стоянов Юрій Миколайович.

1.2.2 Підстава для розробки: завдання на комплексний курсовий проект.

1.2.3 Строки виконання:

Початок	13 жовтня 2011 р.
Закінчення	20 грудня 2011 р.

1.2.4 Основні цілі та завдання розробки:

1.2.4.1 Обґрунтувати вибір: а) частоти f радіохвилі

б) віддалі L до імплантанта від антени в) тип та розміри антен

1.2.4.2 Для електрокардіостимулятора – імплантанта забезпечити такі параметрами:

а) розміри корпусу: менше                            (50×50×10) мм;

б) час заряджання акумулятора: не більше 40 хв.;

в) електроємність акумулятора: не менше   (1,3÷2) А∙год.

1.2.4.3 Побудувати математичну модель СЧЖ;

1.2.4.4 Побудувати функціональну, структурну та електричну принципову схеми;

1.2.4.5 Обґрунтувати вибір типу та розрахувати параметри антени;

1.2.4.6 Побудувати методику метрологічних випробувань СЧЖ.

РОЗДІЛ 2 ПОБУДОВА СИСТЕМИ ЧЕРЕЗШКІРНОГО ЖИВЛЕННЯ

2.1.  Математичне моделювання проблеми черезшкірного живлення.

2.1.1.  Аналіз ТЗ. Для черезшкірного живлення передачу електроенергії здійснюють через індукційний канал, оскільки при цьому завдається найменше шкоди організму людини [1]. Тіло людини приблизно в 50 разів краще поглинає електричну складову електромагнітного поля, а індукційний канал характерний тим, що функцію передачі електроенергії виконує магнітна складова поля. З наведених в ТЗ основних цілей та завдань розробки (1.2.4.1, а, б) очевидно, що задача розрахунку електромагнітних полів є квазістаціонарною, коли час затримки:

,                                                  (1)

де  м/с – швидкість поширення електромагнітної хвилі. Це означає, що при розрахунках електромагнітних полів затримка розповсюдження електромагнітної хвилі не враховується, що достатньо для вилучення відповідних членів з рівнянь Максвела.

При виборі частоти f перетворення, необхідно враховувати степінь впливу на організм і глибину проникнення в тканини. Глибина проникнення поля падає з ростом частоти і для частот вище 100 МГц складає не більше 3 см. (затухання в e разів). Частоти до 100 кГц вважаються електронебезпечними, бо можуть викликати фібриляцію шлуночків серця. Частоти від 1 МГц до 40 МГц є діатермічними (спричиняють нагрівання тканин організму) [2]. Тому вибираємо  мм, а  кГц. Звідси  с, що підтверджує умову (1) квазістаціонарності.