Автономний комплекс для енергозабезпечення імплантованих активних медичних приладів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorКозяр, Василь Васильович
dc.contributor.authorФелді, Діана Андріївна
dc.date.accessioned2024-02-01T14:12:17Z
dc.date.available2024-02-01T14:12:17Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractАктуальність 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.uk
dc.description.abstractotherRelevance of the work: The problem of energy supply is of great relevance for devices that are implanted, especially for those that control the vital functions of the human body. The term of operation of such devices is determined by the energy capacity of the power source. Modern electric sources for active implants are also limited in size and weight. When the source exhausts its resources, surgical intervention is required to replace the device or its battery, which entails a number of possible complications as well as financial costs. Ensuring the operation of autonomous devices requires the wireless transmission of energy from external network sources of electricity, whether permanent or periodic. Because of this, patients lose their mobility, are limited in movement, in certain actions, etc. Powering active implants from network sources of electricity is not absolutely reliable; such systems are cumbersome, inconvenient, and uncomfortable for patients. To overcome dependence on external sources of electricity, it is possible to use solar light converters and also to receive energy directly from the human body. The purpose of the work: Is to ensure the autonomy of the power supply of implanted medical devices. Job tasks: 1. Conduct a review of scientific literary sources on the study of the energy of the human body and renewable energy sources. 2. Based on the literature search, determine the optimal types of energy in the human body and renewable sources that should be used to create an autonomous power module. 3. Develop a block diagram of an autonomous wireless power supply module and determine its necessary technical components. 4. Based on the block diagram, develop a prototype of an autonomous power supply module and perform testing to verify its effectiveness. 5. Conduct experimental tests of the functioning of the module when using different energy sources and accumulators in order to identify the optimal layout. Research subject: Development and testing of an autonomous module for wireless charging of implanted devices. Research object: Application of human body energy for the power supply of medical devices and their efficiency. Research methods: DiSco 2 oscilloscope, Owon B35T multimeter, and UTM1603 inductance meter were used to control and determine the electrical characteristics of the complex. Statistical processing of the experimental material was performed using the IBM SPSS Statistics 26.0 software package; the 3D model was created using the SolidWorks 2022 software; and graphs were created in the Octave environment. Scientific novelty: The scientific novelty of the work consists in the combination of the mechanical energy of the human body, solar panels, and the collection of the received energy using ionistors and lithium-ion batteries to create an autonomous power module for powering implanted (medical, active) devices. This integration allows for long-term operation of medical devices without the need for frequent replacement of batteries or connection to a power source. This work could significantly increase the independence and lifespan of implantable devices, reducing the need for invasive procedures to charge them and the risks of the procedures themselves. The research also involves the development and testing of a functional prototype, which allows testing the implementation of the new approach in practice. Practical significance of the obtained results: The developed autonomous complex for energy supply of implanted active medical devices can be used in the future to prolong the operation of implanted devices. This will reduce costs for the purchase of implants and operational needs. It will also reduce mortality among patients due to postoperative consequences. Publications: 1. Feldi D., Kozyar V. Prospects for the use of human body energy for energy supply of medical devices / D. Feldi, V. Kozyar. // Biomedical engineering and technology. – 2023. – No. 10. – pp. 62–72. 2. Feldi D., Kozyar V. Using the energy of the human body for powering medical devices. Materials of MNTK Modern technologies of biomedical engineering. Odesa. – 2022. – P. 69–72. 3. Feldi D., Kozyar V. Selection of the power supply system of active implanted devices / D. Feldi, V. Kozyar. // Biomedical engineering and technology. – 2023. – No. 12. – P. 1–11.uk
dc.format.extent90 с.uk
dc.identifier.citationФелді, Д. А. Автономний комплекс для енергозабезпечення імплантованих активних медичних приладів : магістерська дис. : 163 БМІ / Фелді Діана Андріївна. - Київ, 2024. - 90 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/64206
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectактивні імплантиuk
dc.subjectбездротове живленняuk
dc.subjectручний генераторuk
dc.subjectсонячна панельuk
dc.subjectнакопичувачіuk
dc.subjectactive implantsuk
dc.subjectwireless poweruk
dc.subjecthand generatoruk
dc.subjectsolar paneluk
dc.subjectstorage devices.uk
dc.subject.udc616-78uk
dc.titleАвтономний комплекс для енергозабезпечення імплантованих активних медичних приладівuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Feldi_magistr.pdf
Розмір:
2.25 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
.
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
1.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (БМІ)
Магістерські роботи