植入式医疗设备外部体导充电效能仿真分析*

徐 晶，聂思兵，陈阵，张 镘，杨济宁

(1.内江师范学院计算机科学学院(人工智能学院)，四川 内江 641100; 2.内江职业技术学院，四川 内江 641111)

0 引言

植入式医疗电子是一种埋藏在生物体肌体组织内部，用来监测生命体内生理变化或者促进(抑制)生命体正常工作的重要电子设备[1]。由于设备是埋入在机体内部，而电子设备的正常工作离不开电能的供应，设备的供电通常是通过锂电池放电来实现；由于锂电池的电池容量是有限的，为了保证设备能够长期、稳定的在体内正常工作，电池充电是系统长期稳定运行的关键部分。

电池充电主要有以下几种方式[2-5]。1)导线连接充电：在埋入设备时，预留外部充电导线，通过连接外部导线充电。好处是高效稳定，操作简单；不足是易引发细菌感染。2)手术更换：通过手术更换电池。好处是稳定；不足是操作复杂、手术费用昂贵、易感染。3)磁耦合充电：通过线圈耦合实现充电。好处是无需手术、不会引发二次感染；不足是效率低、易发热、造成组织二次伤害。

为了解决上述问题，提出体导能量传输方式[6,7]，用来实现对植入式医疗设备的无损充电。在该能量供应系统中，我们使用人体组织作为通信介质，信号直接与人体耦合从而实现电能从外向内传输。为了研究该系统的充电效能，利用多物理场耦合软件(COMSOL)构建了该有限元仿真模型，通过模型我们可以直观的观察能量供应效果以及分析系统的供电效能。

1 系统建模

1.1 几何建模

常规电池充电中，注入的通常是电流信号。……