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可穿戴设备 蓬勃动力，能量迸发 典型的 Medtronic 神经刺激器 Medtronic 借助仿真技术确保皮下医疗 设备安全充电。 作者 ：Venkat Gaddam，美国明尼阿波利斯 Medtronic 公司的高级电气工程师。 入在患者皮肤下面的神经刺激器能够提供温和的电 子信号，这样可以通过阻止疼痛信号到达大脑而减 植 轻疼痛。与在患者体内循环的口服药物不同，神经 刺激器可直接针对经受疼痛煎熬的具体区域。为了确定神经刺 激器是否能缓解疼痛，患者在接受长期治疗之前，可以先进行 充电器与神经刺激器图 © 2015 ANSYS, INC. ANSYS ADVANTAGE 2015年 | 第1期 | 第IX卷 14 ANSYS Maxwell 中带充电器线圈的 10 克组织模型  试用 ；如果患者决定接受不同治疗，则 真，并预测局部人体组织的 SAR，从而 为 0.08 W/kg，而任何 1 克立方体形状 可以通过手术取出该设备。可充电神经 避免产生上述成本，同时及时地研发出 组织的平均空间峰值 SAR 不超过 1.6W/ 刺激器的电池 由低频电感能量转换器采 神经刺激器产品。仿真显示充电器产生 kg。SAR 是通常用于量化人体组织暴露 用连接到患者腰带的充电器进行充电。 的 SAR 远远低于现有 FCC 限制 ；FCC 于射频信号时所受影响的变量（给定密 充电器可发射 3~300kHz 的非辐射磁 接受相关仿真结果可用于神经刺激器充 度下，一定体积内质量增量吸收的能量 场，能够穿透人体组织和植入装置的密 电器的认证。 增量的时间导数）。通过计算电磁源附 封金属外壳进行通信与充电。 近的 SAR 值可以确定空间峰值 SAR。 根据相关操作配置，工作频率超过 MEDTRONIC AND ANSYS 之后将相关域分成给定尺寸的立方体， /91charged 9kHz 的无线电力传输装置应遵守美国 然后评估各立方体的平均 SAR 值。由平 联邦通信委员会（FCC）第 15 部分或 经皮充电产生的 SAR 均 SAR 值最高的立方体确定峰值空间平 第 18 部分的规定。医疗设备制造商应 §2.1093(d)(2)提出的现有 FCC RF 均 SAR。 定期咨询 FCC 工程与技术试验部知识 暴露规定 ：整个人体平均 SAR 暴露极限 Medtronic 的工程师相信其充电系统 数据库（KDB）办公室，以获得有关无 线电力传输合规评估的进一步指导。进 行上述咨询后，全球最大的医疗技术公 司 Medtronic 被要求证明无线电力发射 Medtronic 采用 ANSYS Maxwell 电磁场 器的射频（RF）暴露合规性。 仿真软件对充电器的运行进行仿真，并预测 比吸收率（人体暴露于充电器产生 RF 电磁场时吸收能量的比率）测试装 局部人体组织的 SAR，从而避免产生上述成 置需要花费高昂的成本与大量时间进行 本，同时及时地研发出神经刺激器产品。 构建。Medtronic 采用 ANSYS Maxwell 电磁场仿真软件对充电器的运行进行仿 © 2015 ANSYS, INC. ANSYS ADVANTAGE 2015年 | 第1期 |