Kalp pili uygulamaları için kablosuz enerji transfer devresi tasarımı

Abstract

Vücut içine yerleştirilebilir aktif medikal cihazlara gerekli enerjiyi sağlamak, bu cihazların kullanımında çok önem teşkil etmektedir. Özellikle kalp pili uygulamalarında kullanılan pillerin ömürleri bittiğinde, gerekli enerji sağlama işlemi beraberinde bazı riskler getiren bir ameliyat müdahalesi gerektirmektedir. Gerekli enerjinin kalp pillerine kablosuz olarak aktarılması bu riskleri önemli ölçüde azaltır. Bu tez çalışmasında kalp pili kablosuz batarya şarj uygulamaları için, farklı topolojilerde güç aktarım devreleri tasarlanmıştır. Öncelikle güç aktarımında kullanılacak spiral bobinler, doku ortamı ve kalp pili kasası 3 boyutlu sonlu elemanlar metodu ile modellenmiştir. Daha sonra dört farklı topoloji, sabit akım ve sabit gerilim şarj durumları için simüle edilmiş ve iki durum için de daha avantajlı olan devre tespit edilmiştir. Deneysel çalışmalarda ise sodyum klorür çözeltisi içinde, belli bir şarj noktası ve belli bir şarj mesafesinde dört topoloji için güç aktarımı gerçekleştirilmiştir. Ölçümler sonucunda en yüksek verimi veren topolojinin, simülasyon çalışmalarında tespit edilen topoloji olduğu görülmüştür

Providing the necessary energy to the active medical devices that can be placed inside the body is very important in the use of these devices. Especially, when the life of the batteries used in the pacemaker applications is over, the necessary energy supply process requires a surgical intervention that brings some risks. The wireless transmission of the required energy to the pacemakers significantly reduces these risks. In this thesis, power transfer circuits in different topologies are designed for pacemaker wireless charging a pacemaker. First of all, flat spiral coils to be used in power transfer, tissue environment and pacemaker case were designed with a 3 dimensional modeling program. Later, four different topologies were simulated for constant current and constant voltage charge modes, and the more advantageous circuit for both modes was determined. In experimental studies, power transfer was performed for four topologies in sodium chloride solution at a certain charging point and a certain charge distance. As a result of the measurements, it was seen that the topology giving the highest efficiency was the topology determined in simulation studies.