Повышение стойкости электронных компонентов в системе индуктивного энергообеспечения имплантируемых медицинских приборов
https://doi.org/10.17073/1609-3577j.met202411.635
Аннотация
В работе описывается проблема выбора электронных компонентов в системе индуктивного энергообеспечения имплантируемых медицинских приборов. Установлено, что применение компонентов с низким эквивалентным последовательным сопротивлением, а также применение конденсаторов с температурным коэффициентом емкости типа NP0 позволяет снизить нагрев системы индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е более чем на 40 %. Проведено сравнение защитных (конформных) покрытий для снижения нагрева электронных компонентов и повышения их стойкости к агрессивной среде организма человека. Разработан экспериментальный образец системы индуктивной передачи энергии к имплантируемым медицинским приборам с уретановым конформным покрытием и герметичным корпусом из политетрафторэтилена и проведено его успешное тестирование на лабораторном животном.
Ключевые слова
электронная компонентная база,
защитные покрытия,
индуктивная передача энергии,
имплантируемые медицинские приборы
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации крупного научного проекта (соглашение № 075-15-2024-555 от 25.04.2024).
Об авторе
К. О. Гуров
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Россия
Россия
пл. Шокина, д. 1, Зеленоград, Москва, 124498
Гуров Константин Олегович — младший научный сотрудник
Список литературы
1. Гуров К.О., Миндубаев Э.А. Проектирование усилителя мощности класса Е для систем силовой электроники. Наноиндустрия. 2020; 13(S5-1(102)): 190—196. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2020.13.5s.190.196
2. Миндубаев Э.А., Гуров К.О. Элементная база для создания высокоэффективных систем беспроводной передачи энергии. Наноиндустрия. 2023; 16(S9-1(119)): 75—78. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.9s.75.78
3. Селютина Е.В., Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Данилов А.А. Влияние паразитных компонентов и нагрева конденсаторов на адаптивную подстройку усилителя мощности в системе индуктивного питания медицинских имплантатов. Известия вузов. Электроника. 2024; 29(1): 108—117. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-1-108-117
4. Фил К., Шихов С. Конформные покрытия для жестких условий эксплуатации. Технологии в электронной промышленности. 2020; (4(120)): 26—32.
5. Seok S. Polymer-based biocompatible packaging for implantable devices: Packaging method, materials, and reliability simulation. Micromachines. 2021; 12(9): 1020. https://doi.org/1010.3390/mi12091020
6. Jeong J., Laiwalla F., Lee J., Ritasalo R., Pudas M.T., Larson L., Leung V., Nurmikko A. Conformal hermetic sealing of wireless microelectronic implantable chiplets by multilayered atomic layer deposition (ALD). Advanced Functional Materials. 2019; 29(5): 1806440. https://doi.org/10.1002/adfm.201806440
7. Baj-Rossi C., Kilinc E.G., Ghoreishizadeh S.S., Casarino D., Jost T.R., Dehollain C., Grassi F., Pastorino L., De Micheli G., Carrara S. Fabrication and packaging of a fully implantable biosensor array. In: 2013 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS), Rotterdam, Netherlands; 2013. P. 166—169. https://doi.org/10.1109/BioCAS.2013.6679665
8. Joung Y.-H. Development of implantable medical devices: from an engineering perspective. International Neurourology Journal. 2013; 17(3): 98—106. https://doi.org/10.5213/inj.2013.17.3.98
9. Hench L.L. Bioceramics. Journal of the American Ceramic Society. 1998; 81(7): 1705—1728. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1998.tb02540.x
10. Suchanek W., Yashimura M. Processing and properties of hydroxyapatite-based biomaterials for use as hard tissue replacement implants. Journal of Materials Research. 1998; 13(01): 94—117. https://doi.org/10.1557/JMR.1998.0015
11. Mark J.E. (ed). Physical properties of polymers. NY: Springer; 2007. 1063 p.
12. Тихоновский М.А., Шепелев А.Г., Кутний К.В., Немашкало О.В. Биоматериалы: анализ современных тенденций развития на основе данных об информационных потоках. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (17). 2008; (1): 166—172.
13. Gurov K.O., Danilov A.A., Mindubaev E.A., Ryabchenko E.V., Surkov O.A. The assembly’s sheath for inductive powering of artificial organs. The International Journal of Artificial Organs. Abstracts from the 46th ESAO Congress 3–7 September 2019 Hannover, Germany. 2019; 42(8): 428.
14. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Gurov K.O., Aubakirov R.R., Surkov O.A., Ryabchenko E.V., Selihchev S.V. Wireless powering of artificial organs: overcoming challenges. The International Journal of Artificial Organs. Abstracts from the 46th ESAO Congress 3–7 September 2019 Hannover, Germany. 2019; 42(8): 411.
Рецензия
Для цитирования:
Гуров К.О. Повышение стойкости электронных компонентов в системе индуктивного энергообеспечения имплантируемых медицинских приборов. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2024;27(4):341-347. https://doi.org/10.17073/1609-3577j.met202411.635
For citation:
Gurov K.O. Increasing the durability of electronic components in the inductive power supply system of implantable medical devices. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2024;27(4):341-347. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577j.met202411.635
Просмотров:
89
Послать статью по эл. почте 