توسعه برداشتگر انرژي سيسموكارديوگرافي براي ايمپلنت هاي ضربانساز قلب خودتوان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پزشكي

كارشناسي ارشد

پايان‌نامه حاضر به بررسي و ارزيابي الكتريكي سامانه‌هاي برداشت انرژي پيزوالكتريك براي كاربرد در تجهيزات پزشكي كاشتني كم‌توان، به‌ويژه ضربان‌سازهاي قلبي، پرداخته است. با توجه به محدوديت‌هاي باتري‌هاي متداول از جمله ظرفيت محدود و نياز به تعويض دوره‌اي، توسعه روش‌هاي جايگزين تأمين انرژي ضروري است. برداشت انرژي مكانيكي ناشي از فعاليت پيوسته قلب به‌عنوان منبعي بالقوه مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش، دو توپولوژي مدار واسط شامل يكسوساز تمام‌موج پل ديودي و مدار دوبرابركننده ولتاژ، تحت شرايط يكسان با يكديگر مقايسه شده‌اند. مدل الكتريكي برداشتگر پيزوالكتريك در نرم‌افزار شبيه‌سازي پياده‌سازي شد. پارامترهاي شبيه‌سازي شامل ولتاژ تحريك 1٫5 ولت، فركانس 100 هرتز، ظرفيت داخلي 50 نانوفاراد و مقاومت بار 100 كيلواهم بودند. معيارهاي ارزيابي شامل ولتاژ خروجي، توان، بازده، ريپل و رفتار گذرا بودند. نتايج نشان داد كه مدار دوبرابركننده ولتاژ در تمامي شاخص‌ها عملكرد بهتري دارد. ولتاژ خروجي از 0٫748 ولت در يكسوساز پل ديودي به 1٫497 ولت در مدار دوبرابركننده افزايش يافت. توان خروجي از 5٫59 به 22٫41 ميكرووات رسيد و بازده از 6٫32 به 25٫35 درصد ارتقا يافت. ريپل نسبي خروجي از 19٫8 به 5٫3 درصد كاهش چشمگيري داشت. همچنين، مدار دوبرابركننده در مدت 72٫4 ميلي‌ثانيه به ولتاژ 1٫8 ولت دست يافت، در حالي كه يكسوساز پل ديودي هرگز به اين سطح نرسيد. برتري مدار دوبرابركننده ناشي از سازوكار پمپ بار است كه با ذخيره انرژي در خازن مياني، سطح ولتاژ را افزايش مي‌دهد. افت ولتاژ ديودها در يكسوساز پل ديودي، به‌ويژه در دامنه‌هاي ولتاژ پايين، عامل اصلي تلفات انرژي است. اين يافته نشان مي‌دهد كه انتخاب توپولوژي مدار واسط نقشي حياتي در تعيين انرژي قابل استفاده دارد. پژوهش حاضر در چارچوب شبيه‌سازي انجام شده و براي دستيابي به سامانه عملي نيازمند ساخت نمونه، اعتبارسنجي تجربي و طراحي مدار مديريت توان است. با اين حال، نتايج نشان‌دهنده پتانسيل بالاي مدار دوبرابركننده ولتاژ براي كاربردهاي پزشكي كاشتني است.

238008

بيوالكتريك

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان