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社论
以无线电力设计车身设备

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美国南加州大学电气工程系系统

*通讯作者:Mary Mehrnoosh Eshaghian-Wilner,美国南加州大学电气工程系统系,Tel: (213) 740-6257;电子邮件:eshaghia@usc.edu


无线充电技术越来越多地应用于医疗技术,在医疗保健领域具有巨大的发展潜力。无线电源研究的最初动力是希望改进移动设备:由于移动设备的改进受到电池尺寸和寿命的限制,研究人员试图通过利用无线电源的潜力来绕过这些限制。目前存在的无线电源技术可以方便地给移动设备充电,而不需要电线。尽管将现有的无线电源技术应用于医疗领域存在许多挑战,但人们希望这一转变将使可植入医疗设备等工具可用来治疗患者。

自其诞生以来,无线功率传输已经被一些研究人员逐步推进,随着技术的每一次改进,其实现超出了实验室的限制。无线传输功率主要有三种方法:微波方法、感应耦合和磁共振耦合。虽然使用微波频率起初看起来很有希望,因为该方法结合了高效率和低能量损失,但实施微波方法被证明是不切实际的,因为它需要根据特定情况下使用的设备和组件进行定制。在微波方法之后,电感耦合的想法诞生了。感应耦合是通过操纵磁场产生电流。虽然感应耦合方法确实比微波方法提供了更多的通用性,但通过电磁铁传输功率是不实际的,因为这种操作的效率太低。最近,第三种无线功率传输方法——磁共振耦合——被开发出来,利用了微波方法和感应耦合方法的潜力,同时解决了这两种方法各自的局限性。磁共振耦合第一次允许工程师通过利用电场和磁场的相互依赖,将功率从发送端转移到接收端。这种新的、更有效的方法的效果还包括从使用天线到使用磁线圈的转变,从而提高了效率。最终,磁共振耦合成为涉及无线电力传输技术的主要方法,它是目前我们必须前进的最佳方法。 In examining the history of wireless power transfer development, we can see that continual innovation has resulted in steady progress. Today, with technology in general advancing at an accelerated rate, there are sure to be tremendous opportunities for the improvement of wireless power transfer.

已经有一些技术利用上述方法来创建实际的无线充电产品。其中一个技术被称为QI,由无线电力联盟引入。自2008年引进QI以来,大约20%的手机用户无线地充电[1]。此外,像宜家和麦当劳这样的大型品牌在他们的商店安装了QI发射器,而三星这样的手机制造商将嵌入无线充电进入其最新设备。Apple手表甚至苹果公司甚至进入了最新产品的无线充电领域。无线充电背后的工业支持促进了WPC的无线充电技术的发展,使他们能够以增加的速度下载无线充电的移动设备。WPC还转变为平板电脑的无线充电,这先前要求过多的无线充电能力是可行的[2]。由于对无线充电技术的需求以及增加的实施,这些改进可能很快就足够了。同时,有线充电被广泛被视为繁重,因为人们难以找到网点,有时需要每天多次向远程收费他们的设备[3]。在一个人们现在预期其设备要高效和方便的使用的社会中,无线电力传输无疑会得到改善,以满足消费者。 Ultimately, wireless charging is the frontrunner of many solutions that will bring faster and more powerful charging. Once this technology becomes dominant in the mobile phone industry, its applications in other fields will quickly follow suit.

在医疗技术领域,研究人员和工程师正在开发开创性的植入式设备和便携式设备,将利用高共振无线功率传输的功率。一些植入式装置如起搏器和胶囊内窥镜将大大提高[4]患者的治疗质量。由于无需在需要新电池时进行侵入性手术,完全可植入的LVAD可以提高大量患者的舒适度和安全性。许多心力衰竭患者并不适合移植,完全可植入的LVAD可以作为永久性终点治疗,以相对无创的方式延长和改善他们的生命。无线电力传输还可以用于医院和医生办公室常见的许多其他便携式医疗设备。例如,该技术可用于外科电动工具、手持诊断仪器和便携式输液泵[5]充电。医疗设备中无线电源传输的其他好处包括无需电线或连接,这是大多数电子系统中最容易发生故障的两个组件。由于没有充电线,外壳可以防水,容易消毒和防爆,使设备更安全,并使其能够在专门的环境下操作[1]。与移动行业的无线电力传输相比,这项技术在医疗行业的应用范围要广得多。关于电子和无线医疗设备的更多信息可以在我们最近的出版物中找到[6-14]。

无线电源传输使许多设备能够安全有效地远距离供电或充电。使用该技术的好处包括使植入体结构成为可能,否则不可能或实际的,以提高生产率和提高患者和医疗保健专业人员的安全性。通过研究历史上的理论方法,工程师和研究人员已经提出了无线充电的实际实现。不仅如此,许多手机设备目前都可以无线供电,其他行业的设备也在不断增加。同样,安全有效地远距离传输无线电力有可能带来新一代医疗设备。

参考
  1. Hartford J(2013)医疗设备的无线电源。MDDI医疗设备和诊断行业新闻产品和供应商。[Ref。
  2. Barrett B(2015)手机和无线充电之间的一切。《连线》杂志,2016年。[Ref。
  3. 物理研究所(2007年)无线动力现实。2016年科学日报。[Ref。
  4. Cube R(2014)特斯拉理论:谁将赢得无线电源的竞争?Make Use Of, 2014。[Ref。
  5. Gershgorn D(2015)无线充电的未来越来越接近现实。2015年科普。[Ref。
  6. Ahuja n,eshaghian-wilnermm,ge z,liu r,nuduru pati as等。(2016)车身设备的无线电源。英国下一代第9届纳米大会的诉讼程序。
  7. Atalla K, Chaudhary A, Eshaghian-Wilner M, Gupta A, Mehta R, et al.(2016)无线健康的伦理/法律影响。第十三届国际纳米技术会议和博览会论文集,美国亚利桑那。
  8. Bhargava A,张J, Lee W, Ravicz K, Schlesinger M, et al.(2016)纳米医学的现状与建模。第六届全球纳米材料和纳米技术专家会议和博览会论文集,迪拜。
  9. Bhargava A,Eshaghian-Wilner MM,Nudurupati为(2016)医学中无线计算介绍。发表于:医学中的无线计算及其伦理/法律影响:从纳米到云。威利出版商。[Ref。
  10. 刘锐(2016)医学无线电源。发表于:医学中的无线计算及其伦理/法律影响:从纳米到云。威利出版商。[Ref。
  11. Eshaghian-Wilner MM,Navab S,Sarkar G(2016)从云到纳米无线计算。发表于:医学中的无线计算及其伦理/法律影响:从纳米到云。威利出版商。[Ref。
  12. Bhargava A,Cheung J,Eshagian-Wilner MM,Lee W,Padala Ksr等。(2016)医学中的纳米技术。发表于:医学中的无线计算及其伦理/法律影响:从纳米到云。威利出版商。[Ref。
  13. 无线计算在医学中的应用。发表于:医学中的无线计算及其伦理/法律影响:从纳米到云。威利出版商。[Ref。
  14. Eshaghian-Wilner MM, Ge C, Liu R, nuuru Pati AS(2016)植入设备无线电源技术综述。发表于:医学中的无线计算及其伦理/法律影响:从纳米到云。威利出版商。[Ref。

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文章信息

Aritcle类型:社论

引文:基于无线电源的人体设备设计[j]。Int Nanomed Nanosurg 2(2): http://dx.doi。org/10.16966/2470 e104——3206.

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出版的历史:

  • 收到日期:2016年3月23日

  • 接受日期:2016年3月28日

  • 发布日期:2016年04月02