REZULTAT

Bezprzewodowa transmisja energii elektrycznej do wszczepialnej protezy serca

WYKONAWCA I KIEROWNIK ZADANIA

Instytut Techniki i Aparatury Medycznej w Zabrzu,
Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny

mgr inż. Jacek Brandt,
prof. dr hab. inż. Bogusław Grzesik

TYTUŁ ZADANIA PROGRAMU

Wszczepialny układ transmisji danych i zasilania protezy serca.

OPIS REZULTATU

Technologia dotyczy nieinwazyjnego, bezprzewodowego, przezskórnego sposobu transmisji energii elektrycznej i sygnałów sterujących do wszczepialnej protezy serca. Zasadą transmisji energii jest indukcyjne sprzężenie dwóch cewek: pozaustrojowej (pełniącej rolę nadajnika) i wszczepialnej (będącej odbiornikiem). Tor transmisji sygnałów realizowany jest z wykorzystaniem promieniowania optycznego bliskiego podczerwieni. Transmisja informacji prowadzona jest z wykorzystaniem protokołu szeregowego, dwukierunkowo, poprzez jeden kanał optyczny. Zastosowanym rozwiązaniem umożliwiającym realizacje takiej transmisji jest transmisja naprzemienna, w której w danym momencie prowadzony jest przekaz tylko w jednym kierunku. Elementami wykonawczymi transmisji są dwa układy nadawczo – odbiorcze, każdy zawierający trzy diody nadawcze LED i jedną fotodiodę odbiorczą. Maksymalna prędkość transmisji wynosi 125kB/s. Wszczepialna bateria zasilająca system, zbudowana jest z zespołu ogniw, połączonych w sposób hybrydowy (szeregowy i równoległy) za pomocą układu balansera. Architektura baterii pozwala na modyfikowanie jej pojemności i napięcia. Wyjście toru transmisji energii zostało wyposażone w przetwornicę obniżającą typu BUCK, umożliwiającą stabilizację poziomu napięcia wyjściowego. Przeprowadzono badania numeryczne i fizyczne układu, których celem była optymalizacja energetyczna systemu. Badania eksperymentalne wykazały, że praktycznie osiągana sprawność systemu wynosi 88.0% (dla odległości 15mm) do 89.3% (dla odległości 10mm). Układ po stronie wszczepialnej może być obciążony mocą do 18W. Badania wykazały, że w przypadku utraty zasilania zewnętrznego bateria wewnętrzna zabezpiecza nieprzerwany pobór mocy nominalnej przez czas 20min oraz dodatkowo, pobór połowy mocy nominalnej przez czas kolejnych 20min.

Od lewej: zewnętrzny moduł elektroniki z cewką, moduł transmisji sygnałów w podczerwieni
oraz model systemu bezprzewodowej transmisji sygnałów i energii.

OPOTENCJAŁ WYKORZYSTANIA

Obszarem wykorzystania technologii jest system zasilania całkowicie wszczepialnej protezy serca. Technologia może również znaleźć zastosowanie w zasilaniu innych wszczepialnych urządzeń medycznych, w których nie dopuszczalne jest połączenie przewodowe. Potencjalnym zastosowaniem technologii są także konstrukcje barier i separacji galwanicznych o dużym napięciu przebicia.

OCHRONA WŁASNOŚCI INTELEKTUALNEJ

Brak ochrony


(C)FRK 2009