Розглянуто питання довготермінового використання імплантатів в організмі людини. Особливу увагу приділено проблемі безконтактного забезпечення електроживлення штучних органів зі значним енергоспоживанням. Використання безконтактного енергопостачання повністю імплантованого технічного пристрою дозволяє зменшити ризик проникнення інфекцій в організм пацієнта у порівнянні із застосуванням провідникового шлейфу електроживлення, який виводиться через внутрішні тканини на поверхню шкірного покриву. В якості об'єкту аналізу використані відомі розробки апаратів "Штучне серце". Розглянуті їх основні технічні характеристики. Максимальна споживана потужність цих апаратів становить близько 20 Вт, в тому числі і моделі AbioCor. Конструкція апарату AbioCor розроблялась як повністю імплантований пристрій з безконтактним електроживленням, але проект не було завершено. Хоча принцип безконтактного електроживлення є безперечно інноваційним кроком розвитку конструкцій імплантатів. В результаті роботи проведеної по шляху технічної реалізації цього принципу отримано наступне: для безконтактного енергопостачання імплантатів доцільно використовувати змінне магнітне поле з індуктивним зв'язком між зовнішнім і внутрішнім індуктором; використання частот змінного магнітного поля ~ 100 кГц дозволяє отримати компромісне рішення між необхідною глибиною проникнення в біотканини, незначним в них теплоутворенням і розмірами та масою індукторів. За таких умов розташування в організмі приймального індуктора може визначатися за медичними рекомендаціями. Проведено оціночні експерименти по визначенню ефективної схеми включення передавального і приймального контурів, та впливу на коефіцієнт передачі електрофізичних властивостей середовища між ними. Показано, що для відпрацювання технічних рішень апаратної реалізації безконтактного електроживлення елементи імплантації можна розміщувати в фізіологічному розчині як моделі біосередовища. Рекомендовано застосування серійної елементної бази і схемотехнічних рішень, що використовуються для безконтактного електроживлення радіоелектронних засобів. Також, була проведена кількісна оцінка додаткового теплового навантаження імплантату на організм людини, оскільки частина енергії живлення апарату і власне його роботи, відповідно до коефіцієнту корисної дії, невідворотно переходить в кінцевому рахунку в тепло. Спрощений розрахунок впливу енерговтрат імплантату на тепловий стан організму показав, що перегрів на 1 <$E symbol Р>С буде досягнутий за умови повної теплоізоляції області, в середньому за 8,6 години. Це доводить про не критичний перегрів організма імплантатами та допускає можливість підтримки стабільної температури організму фізіологічними механізмами.Розглянуто питання довготермінового використання імплантатів в організмі людини. Особливу увагу приділено проблемі безконтактного забезпечення електроживлення штучних органів зі значним енергоспоживанням. Використання безконтактного енергопостачання повністю імплантованого технічного пристрою дозволяє зменшити ризик проникнення інфекцій в організм пацієнта у порівнянні із застосуванням провідникового шлейфу електроживлення, який виводиться через внутрішні тканини на поверхню шкірного покриву. В якості об'єкту аналізу використані відомі розробки апаратів "Штучне серце". Розглянуті їх основні технічні характеристики. Максимальна споживана потужність цих апаратів становить близько 20 Вт, в тому числі і моделі AbioCor. Конструкція апарату AbioCor розроблялась як повністю імплантований пристрій з безконтактним електроживленням, але проект не було завершено. Хоча принцип безконтактного електроживлення є безперечно інноваційним кроком розвитку конструкцій імплантатів. В результаті роботи проведеної по шляху технічної реалізації цього принципу отримано наступне: для безконтактного енергопостачання імплантатів доцільно використовувати змінне магнітне поле з індуктивним зв'язком між зовнішнім і внутрішнім індуктором; використання частот змінного магнітного поля ~ 100 кГц дозволяє отримати компромісне рішення між необхідною глибиною проникнення в біотканини, незначним в них теплоутворенням і розмірами та масою індукторів. За таких умов розташування в організмі приймального індуктора може визначатися за медичними рекомендаціями. Проведено оціночні експерименти по визначенню ефективної схеми включення передавального і приймального контурів, та впливу на коефіцієнт передачі електрофізичних властивостей середовища між ними. Показано, що для відпрацювання технічних рішень апаратної реалізації безконтактного електроживлення елементи імплантації можна розміщувати в фізіологічному розчині як моделі біосередовища. Рекомендовано застосування серійної елементної бази і схемотехнічних рішень, що використовуються для безконтактного електроживлення радіоелектронних засобів. Також, була проведена кількісна оцінка додаткового теплового навантаження імплантату на організм людини, оскільки частина енергії живлення апарату і власне його роботи, відповідно до коефіцієнту корисної дії, невідворотно переходить в кінцевому рахунку в тепло. Спрощений розрахунок впливу енерговтрат імплантату на тепловий стан організму показав, що перегрів на 1 <$E symbol Р>С буде досягнутий за умови повної теплоізоляції області, в середньому за 8,6 години. Це доводить про не критичний перегрів організма імплантатами та допускає можливість підтримки стабільної температури організму фізіологічними механізмами.

  Повний текст PDF - 806.11 Kb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"