Автономний комплекс для енергозабезпечення імплантованих активних медичних приладів
Вантажиться...
Дата
2024
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність роботи: Проблема енергозабезпечення має велику актуальність для пристроїв, які імплантуються, особливо, для тих, що контролюють життєво важливі функції організму людини. Термін функціонування таких пристроїв визначається енергоємністю джерела живлення. Сучасні електроджерела активних імплантів також обмежені у розмірах та вазі. Коли джерело вичерпує свій ресурс, потрібне хірургічне втручання для заміни пристрою або його батареї, що несе за собою ряд можливих ускладнень, а також фінансових затрат. Забезпечення роботи автономних пристроїв потребує бездротової передачі енергії від зовнішніх мережевих джерел електрики, постійної чи періодичної. З-за цього пацієнти втрачають свою мобільність, обмежуються в пересуванні, в певних діях, тощо. Живлення активних імплантів від мережевих джерел електрики не є абсолютно надійним, такі системи виявляються громіздкими, незручними і некомфортними для пацієнтів. Для подолання залежності від зовнішніх джерел електроенергії є можливість використовувати перетворювачі сонячного світла, а, також, отримувати енергію безпосередньо від організму людини
Мета роботи: Забезпечення автономності енергопостачання імплантованих медичних пристроїв.
Задачі роботи:
1. Провести огляд наукових літературних джерел з дослідження енергії людського тіла та відновлюваних джерел енергії.
2. На основі літературного пошуку визначити оптимальні види енергії людського тіла та відновлюваних джерел, які доцільно використати для створення автономного модуля живлення.
3. Розробити блок-схему автономного бездротового модуля електропостачання та визначити його необхідні технічні компоненти.
4. На основі блок-схеми розробити прототип автономного модуля живлення та виконати тестування для перевірки його ефективності.
5. Провести експериментальні випробування функціонування модуля при використанні різних джерел та накопичувачів енергії з метою виявлення оптимальної компоновки.
Предмет дослідження: Розробка та випробування автономного модуля для бездротового заряджання імплантованих пристроїв.
Об'єкт дослідження: Застосування енергії тіла людини для електрозабезпечення медичних пристроїв та їх ефективність.
Методи дослідження: Для контролю і визначення електричних характеристик комплексу використовувався осциллограф DiSco 2, мультиметр Owon B35T, вимірювач індуктивності UTM1603. Статистична обробка експериментального матеріалу виконувалась із використанням програмного пакету IBM SPSS Statistics 26.0, 3D модель була створена за допомого програмного продукту SolidWorks 2022, побудова графіків виконувалася в середовищі Octave.
Наукова новизна: Наукова новизна роботи полягає у комбінації механічної енергії людського тіла, сонячних панелей та збір отриманої енергії за допомогою іоністорів та літій-іонних акумуляторів для створення автономного модуля живлення для енергозабезпечення імплантованих (медичних, активних) пристроїв. Ця інтеграція дозволяє забезпечити тривалу роботу медичних пристроїв без необхідності частої заміни акумуляторів або підключення до джерела електроживлення. Ця робота може значно підвищити незалежність та термін служби імплантованих пристроїв, зменшуючи необхідність інвазивних процедур для їхньої зарядки та ризики від самих процедур. Дослідження також передбачає розробку та випробування функціонального прототипу, що дозволяє перевірити впровадження нового підходу на практиці.
Практичне значення одержаних результатів: Розроблений автономний комплекс для енергозабезпечення імплантованих активних медичних пристроїв може бути застосований в подальшому для подовження роботи імплантованих пристроїв. Це дозволить знизити витрати на закупівлю імплантів та операційні потреби. Також, в значній мірі, будуть усунені у пацієнтів післяопераційні ускладнення через зменшення кількості хірургічних втручань.
Публікації:
1. Фелді Д. А., Козяр В. В. Перспективи використання енергії тіла людини для енергозабезпечення медичних приладів / Д. Фелді, В. Козяр. // Біомедична інженерія і технологія. – 2023. – №10. – С. 62–72.
2. Фелді Д.А, Козяр В. В. Використання енергії тіла людини для електроживлення медичних виробів. Матеріали МНТК Сучасні технології біомедичної інженерії. Одеса. – 2022. – С. 69–72.
3. Фелді Д., Козяр В. Вибір системи електроживленння активних імплантованих пристроїв / Д. Фелді, В. Козяр. // Біомедична інженерія і технологія. – 2023. – № 12. – С. 1–11.
Опис
Ключові слова
активні імпланти, бездротове живлення, ручний генератор, сонячна панель, накопичувачі, active implants, wireless power, hand generator, solar panel, storage devices.
Бібліографічний опис
Фелді, Д. А. Автономний комплекс для енергозабезпечення імплантованих активних медичних приладів : магістерська дис. : 163 БМІ / Фелді Діана Андріївна. - Київ, 2024. - 90 с.