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设计和评估用于射频无线功率传输组织监测的圆形和方形线圈
摘要 - 组织工程是一个新兴的多学科领域，旨在利用工程和生物学原理修复或替换受损的组织和器官。该领域发展的核心是能够实时监测组织生长。这需要使用需要供电的可植入设备，例如传感器。电池等传统电源可能会阻碍组织生长和组织损伤，因此无线电力传输 (WPT) 成为一种有吸引力的替代方案。本研究深入探讨了用于组织监测的射频无线电力传输的线圈配置的设计和评估。具体来说，对比了两种线圈设计之间的性能指标：一种采用四个圆形线圈，另一种将三个方形线圈和一个圆形线圈混合在一起。分析表明，虽然两种配置的性能都会随着发射器和接收器之间距离的增加而下降，但距离 30 毫米的四个圆形线圈的效率为 25%，三个方形线圈和一个圆形线圈的效率为 45%，而且它们的效率差异很大。圆形线圈具有更高的电力传输效率和生物相容性，而方形和圆形线圈的组合则延长了传输距离。我们的研究结果阐明了线圈设计与 WPT 性能之间的相互作用，为开发用于实时组织生长监测的植入式设备提供了宝贵的见解。这项研究推动了 WPT 的设计工作，并将其定位为伤口愈合、器官移植和药物测试应用的关键参考。
基于 AlScN 压电微机械超声波换能器的无线功率传输能量收集装置
摘要：超声波无线能量传输技术（UWPT）是植入式医疗设备（IMD）供电的关键技术。近年来，氮化铝（AlN）由于其生物相容性和与互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的兼容性而备受关注。同时，钪掺杂氮化铝（Al 90.4％Sc 9.6％N）的集成是解决AlN材料在接收和传输能力方面的灵敏度限制的有效解决方案。本研究重点开发基于AlScN压电微机电换能器（PMUT）的微型化UWPT接收器装置。所提出的接收器具有2.8×2.8 mm 2的PMUT阵列，由13×13个方形元件组成。采用声学匹配凝胶，解决液体环境下声阻抗不匹配问题。在去离子水中的实验评估表明，电能传输效率（PTE）高达2.33%。后端信号处理电路包括倍压整流、储能、稳压转换部分，可有效将产生的交流信号转换为稳定的3.3V直流电压输出，成功点亮商用LED。这项研究扩展了无线充电应用的范围，为未来实现将所有系统组件集成到单个芯片中，进一步实现设备小型化铺平了道路。
无线功率传输中的进步-IJRPR
这里的无线电力传输，也称为无线能量传输或无线电，是一项技术，它可以将电能从电源转移到电气设备，而无需物理连接或电线。它利用各种方法和原理在距离上传输电源，从而在不受传统有线连接的限制的情况下进行方便有效的装置充电或操作[1]。无线功率传输最常用的方法是电磁感应。此过程涉及使用两个线圈：发射器线圈和一个接收器线圈。发射器线圈连接到产生振荡磁场的电源。将接收器线圈放置在此磁场的范围内时，它会诱导线圈中的电流，该电流可用于为设备供电或为电池充电[2]。无线电源传输的另一种方法是通过使用谐振耦合。此方法依赖于共振频率的原理，在该原理中，发射器和接收器线圈的设计为具有相同的谐振频率。通过匹配频率，即使在更长的距离内，也可以在两个线圈之间有效传输功率。无线电源传输具有广泛的应用。它通常用于消费电子设备，例如智能手机，平板电脑和可穿戴设备，无线充电垫或垫子用于无需物理连接器而无需实现这些设备。无线功率传输的关键优势之一就是它的便利性。也可以在工业环境中用于电源传感器，监视设备和其他需要频繁充电或有限访问电源的设备[3]。它消除了对电缆和连接器的需求，减少了混乱，并使无缝集成到我们的日常生活中。此外，它可以通过最大程度地减少电击风险并减少物理连接器的磨损来提高电气系统的安全性和可靠性。但是，无线功率传输也面临挑战。效率是一个重大问题，因为在传输过程中可能会发生功率损失，尤其是在更长的距离内。需要制定标准和法规，以确保不同设备和电源的兼容性和安全性。此外，在更大范围内实施无线功率传输时，要考虑的可伸缩性和成本效益是要考虑的重要因素。尽管存在这些挑战，但无线功率传输仍具有未来的巨大潜力。随着技术的不断发展，我们可以期望效率，范围和可扩展性进一步提高，这为充电和无线电设备提供无线电设备的世界铺平了道路。
通过近红外无线功率传输和数据通信弥合脑机接口“最后一毫米”的差距
摘要：具有高通道数、覆盖面积达平方厘米及更大的浮动神经传感器阵列将为神经工程和脑机接口带来变革。由于需要将传感、计算、通信和电源功能整合到一个边长约为 100 μ m 的封装中，因此在每个神经传感器的尺寸限制内满足电源和无线数据通信要求一直难以实现。在这项工作中，我们展示了一种用于神经记录系统的近红外光功率和数据通信链路，该系统满足实现密集阵列的尺寸要求和防止组织发热的功率要求。光学链路是使用由串联光伏电池和微尺度发光二极管组成的集成光电装置来演示的。使用自供电 CMOS 集成电路和单光子雪崩光电二极管之间的预记录神经信号来演示系统限制内无线神经链路的端到端功能。关键词：光电器件、光伏、发光二极管、无线传感器、神经工程