人工肛门括约肌系统的无线能量传输优化

作     者：吴潼 姜萍萍 颜国正 王立超 WU Tong;JANG Pingping;YAN Guozheng;WANG Lichao

作者机构：上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 上海智慧戒毒与康复工程技术研究中心上海200240 

基　　金：国家自然科学基金(81971767) 上海市自然科学基金(21ZR1429900)资助 

出 版 物：《北京生物医学工程》 (Beijing Biomedical Engineering)

年 卷 期：2025年第44卷第1期

页      码：49-54页

摘      要：目的人工肛门括约肌系统(artificial anal sphincter,AAS)采用经皮无线能量传输方式对体内储能端的电池进行反复充电,可以保证系统长期在体工作。系统在经皮无线充电过程中产生的热量会对生物体组织的安全性产生不利影响,本文设计新型无线能量传输系统以增强其温控安全性。方法AAS接收端发热主要是由稳压模块压差过大导致,稳压器压差大的原因是充电过程中负载变大引起稳压器输入电压增大。因此,本文基于磁耦合谐振原理设计LCC-S型无线能量传输系统,通过调节其发射端电压可以线性调节接收端稳压器输入电压,且其接收端电压不会随负载变化而变化,避免了充电过程中稳压器压差变大导致的大量发热。最后通过搭建实验电路评估新系统在充电时接收端电压的表现,并与现有的S-S型系统进行充电发热对比。结果在发射功率4.5 W、传输距离为10 mm时,系统总传输效率为50.51%。连续充电30 min接收端壳体最高温度仅为39.4℃。新型无线能量传输系统在充电过程中接收端稳压器电压不变,总发热量比S-S型系统小。结论新型LCC-S无线能量传输系统减少了充电过程中的发热,满足人工肛门括约肌充电过程的温控安全性要求。

主 题 词：人工肛门括约肌 无线能量传输 磁耦合谐振 传输效率 温控安全 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 08[工学] 0836[0836] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1002-3208.2025.01.007

馆 藏 号：203157218...