انتقال توان به صورت بی‌سیم برای یک کاشتینه ضربان‌ساز مصنوعی قلب و پیاده‌سازی یک نمونه عملی

امروزه کاشتینه‌ها در درمان و مراقبت‌های پزشکی نقش پررنگی ایفا می‌کنند. این سیستم‌ها از مدارات الکترونیکی تشکیل شده‌اند که احتیاج به تغذیه پایدار و مطمئن خواهند داشت. از آنجا که کاشتینه‌ها در داخل بدن کاشته خواهند شد، ایده‌آل خواهد بود اگر بتوانند توان مورد نیاز شارژ باتری خود را از بیرون بدن به صورت بی‌سیم فراهم کنند تا نیاز به تعویض باتری‌ آنها توسط عمل‌های جراحی نباشد. یکی از راهکارهای پیشنهادی برای تامین توان مورد نیاز باتری کاشتینه‌ها، انتقال توان بی‌سیم از طریق سیم‌پیچ‌های تزویج شده فرستنده و گیرنده، که یکی در داخل و دیگری بیرون از بدن و استفاده از روش تزویج رزونانسی می‌باشد. به منظور رعایت موارد ایمنی بایستی محدودیت‌های خاصی برروی فرکانس و توان سیگنال انتقالی اعمال شود تا به بافت‌ زنده آسیب نرسد. در این مقاله پس از بررسی روش‌های گوناگون انتقال توان بی‌سیم، محدودیت‌ها و چالش‌های روش‌های مختلف بررسی و پس از آن با هدف بهینه‌سازی راندمان، کم کردن تلفات کلیدزنی و ضریب تزویج یک ساختار بهینه‌سازی شده برای انتقال توان بی‌سیم به کمک نتایج تجربی پیشنهاد خواهد شد. راستی آزمایی ساختار پیشنهادی با استفاده از شبیه‌سازی در نرم‌افزار Cadence انجام خواهد شد و پس از آن، سیستم پیشنهادی به صورت نمونه آزمایشگاهی پیاده‌سازی شده و در فرکانس نمونه KHz300 نتایج حاصل مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از پیاده‌سازی آزمایشگاهی ساختار انتقال توان بی‌سیم پیشنهادی بیانگر موثر بودن ساختار پیشنهادی از نظر ارسال بهینه توان، حساس نبودن به دید مستقیم، بازدهی بالا و تلفات کم نسبت به ساختارهای معمول است. در نهایت نمونه پیاده‌سازی شده در آزمایشگاه قادر است توان مورد نیاز یک کاشتینه ضربان‌ساز قلب را با حداکثر ولتاژ DC خروجی 5 4 ولت، حداکثر جریان خروجی mA480 میلی آمپر، حداکثر توان خروجیw16 2 وات و راندمانی نزدیک به  %72 درصد از فاصله4 سانتی‌متری را تامین کند.