Feldexpositionskonformer induktiver 13,56 MHz-Energie-Harvester für tief implantierte medizinische Systeme

Abstract:
In dieser Arbeit stellen wir einen 13,56 MHz Energie-Harvester für arterielle Druckmessimplantate vor, die tiefliegend im menschlichen Körper platziert werden. Ein dünner Draht mit 50 µm Durchmesser wird verwendet, um eine Magnetspule mit 150 Windungen um einen Leiterplattenstreifen mit einer Querschnittsfläche von 1,35 x 1 mm2 zu fertigen. Die Magnetspule hat eine Länge von 12 mm, eine niederfrequente Induktivität von 4,75 myH und einen Serienwiderstand von 8 Ω. Diese Spule wird mit einem 11-stufigen modifizierten Differential-Drive-Gleichrichter kombiniert, welcher 0,0228 mm2 Siliziumfläche in einer 180 nm CMOS Technologie benötigt. Der so gebildete Harvester erreicht bei einer unbelasteten Ausgangsspannung von 1,88 V eine Empfindlichkeit von 698 nW (-31,56 dBm) und eine maximale Empfangseffizienz von >72% bei -23,5 dBm verfügbarer Leistung. Bei Einhaltung der im IEEE Standard C95.1-2019 spezifizierten Feldexpositionswerte wurde eine Übertragungsreichweite von 21 cm erreicht.