基于对目前植入式神经刺激器现状的分析，关于所存的问题，我们通过对植入 式神经刺激做了相对深入的了解后，提出了电磁耦合供电的神经刺激器系统，用来 决现有植入式刺激器所存在的供电问题。

1。4 电磁耦合供电技术的现状分析

无线能量传输主要是以电磁场或者电磁波的形式将发射源的能量不断传递下去 的过程。现阶段无线能量传输方式有3种：电磁感应式电磁共振式和电磁辐射 式,我们主要利用的是电磁共振式的能量传递方式。

2007年，麻省理工学院的研究团队提出了电磁共振理念并通过美国的科学杂志 像人们展示了自己的研究成果，该理论是一种非辐射的电磁波传输技术[7]。实验如图 1-5 所示。该技术主要是利用两个铜制线圈作为电磁共振器，一个线圈作为能量源将 能量发射出去，另一线圈作为接收端用于捕捉能量，当发射线圈发送某个特定频率 的电磁波时，由于电磁场的发散这时接收也产生了相应的电磁波，这样就实现了电 能的就无线传输。该技术在经过了反复试验后，已经可以将两米外的灯泡点亮。

图1-5 MIT 无线能量传输实验

MIT 所做的试验掀起了一股无线能量传输技术的研发热潮，近年来无线能量传 输技术被应用于各行各业，目前还是在汽车电子以及消费电子领域使用的相对比较

多一点，现如今随着各学科的不断交叉发展，MIT 技术也逐渐被用于生物医学工程 领域，本文主要介绍其在该方面的研究现状。

现阶段，用于人体植入式设备的 TET 能量传输可技术分为两种情况：一种是基 于非接触变压器的 TETS 技术；另一种是射频能量传输技术。射频能量传输技术主 要是利用 Class-E 型耦合电路进行能量传输，该技术已经在医疗电子方面得到广泛应 用，但是由于该系统自身电路结构的限制，导致它不能为大功率的设备进行供电。

TETS 技术的提出为大功率的医疗设备带来曙光。它和射频能量传输技术的原理 基本相同，都是利用了 Faraday 电磁感应定律，所不同的是 TETS 的传输技术主要是 基于非接触式变压器结构的[8-12]。该技术主要通过降低系统的工作频率来提高系统的 传输功率以及效率。

目前，樊华等[13]设计的电磁耦合能量传输装置，主要是通过体外发射线圈产生 磁场，体内线圈根据电磁耦合原理就可产生相应的感应电压，从而实现了能量的无 线传输。根据实验结果我们可以看出，能量传递的的效率与两线圈之间距离成线性 关系，当接收线圈的中心位置和感应磁场强度方向一致时，接收线圈将得到最大功 率为 41mW。

基于上述对电磁耦合能量传输的研究，本文在 TET 能量传输的基础上，研究一 种基于电磁耦合能量传输的神经刺激器，来解决系统供电问题。

1。5 论文主要研究内容

本论文研究的是基于电磁耦合供电的神经刺激器系统设计，主要从电磁耦合能 量传输装置、神经刺激器装置、无线通信装置这三部分来介绍整体系统。

本论文总共分为七章。 首先是绪论，主要介绍了电磁耦合供电的神经刺激器的 背景，研究目的及意义，简要分析现阶段神经刺激器所存在的问题，紧接着提出电 磁耦合供电是替代电池供电的有效办法。文献综述

第二章分析了电磁耦合供电的神经刺激器系统整体设计方案。通过对电磁耦合 供电、体内神经刺激器以及无线通信这三部分的分析，提出了本文研究神经刺激系 统的设计目标，并具体分析了各部分关键性技术的方案设计。

第三章分析了电磁耦合能量传输系统的方案设计。首先对电磁耦合理论进行了理论分析，并提出该系统的设计指标；然后提出了能量发射模块与能量接收模块的 具体硬件设计方案。