无线供电线圈附近电场强度的近似计算

摘要

植入式医疗器械，如人工耳蜗、脑机接口设备等，通常采用无线供电的方式为体内设备提供电源：在体外放置一个无线能量发送线圈，在体内的植入式设备上安装一接收线圈，通过无线能量传输（Wireless Power Transfer, WPT）的方式给体内设备提供电能。另外，为了固定体外供电能量发送端设备，通常在体内线圈和体外线圈的中心放置一永磁体，通过永磁体的磁场力隔着皮肤组织将体外设备和体内设备吸合在一起。本文给出了某一脑机接口（DBI）设备无线供电线圈附近磁场强度的近似计算方法。

WPT线圈附近磁场强度计算方法：

1. 通常植入体的功率为$P_O=20mW$, 设WPT无线供电的效率为 $\eta =10\%$， 则WPT发送端的功率为
   $$\begin{array}{c}{P}_i=P_o/\eta =20mW/10\%=200mW=0.2W\end{array}$$

2. 设无线发送线圈处于工作状态时的特征阻抗为50欧姆，则发送线圈上的电流有效值为：
   $$\begin{array}{c}I=\sqrt{P_i/R}=\sqrt{0.2/50}=0.0632A=63.2mA\end{array}$$

3. 实测无线发送线圈的电感量为0.6uH, 则通过线圈的磁通量为