Исследование схемотехнических основ и проектирование усилителя мощности класса Е для систем индуктивной передачи энергии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Гуров Константин Олегович

• Гуров Константин Олегович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Гуров Константин Олегович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Проектирование и схемотехническая оптимизация усилителей мощности в

составе систем индуктивной передачи энергии

1.1. Развитие методов беспроводной передачи энергии для питания электронных устройств

1.2 Структура систем индуктивной передачи энергии и роль усилителя мощности

1.3 Типология усилителей мощности переменных сигналов

1.3.1 Усилитель мощности класса А

1.3.2 Усилитель мощности класса В

1.3.3 Усилитель мощности класса АВ

1.3.4 Усилитель мощности класса С

1.3.5. Усилитель мощности класса Б

1.3.6 Усилитель мощности класса Е

1.4 Метод проектирования усилителя мощности класса Е по характеристике напряжения сток-истока в МОП-транзисторе

1.5 Выводы и постановка задач исследования

Глава 2. Разработка метода исследования характеристик систем индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е

2.1 Разработка механической части экспериментального лабораторного комплекса

2.2 Разработка электронной части экспериментального лабораторного комплекса

2.3 Разработка программной части экспериментального лабораторного комплекса

2.4 Разработка методов повышения стойкости печатных плат в системе индуктивной

и и и и ^

передачи энергии к воздействиям агрессивной внешней окружающей среды

2.4.1 Выбор материала защитного покрытия печатных плат

2.4.2 Выбор материала внешнего корпуса имплантируемого прибора

2.5 Выводы и результаты

Глава 3. Схемотехнические основы проектирования передающей части системы

индуктивной передачи энергии

3.1 Разработка математической модели усилителя мощности класса Е для систем индуктивной передачи энергии

3.2 Разработка метода проектирования усилителя мощности класса Е по характеристике тока стока в МОП-транзисторе

3.2.1 Определение величин подстроечных конденсаторов в усилителе мощности класса Е для достижения требуемого режима работы

3.2.2 Верификация разработанного метода проектирования усилителя мощности класса Е по характеристике тока стока

3.3 Разработка метода достижения постоянной выходной мощности усилителя мощности класса Е на основе смены режима работы

3.3.1 Определение зависимости величин подстроечных конденсаторов усилителя мощности класса Е при изменении сдвига фаз

3.3.2 Разработка метода поддержания постоянной выходной мощности усилителя мощности класса Е с помощью оптимизации величин подстроечных конденсаторов

3.3.3 Влияние нагрева компонент на достижение режима работы в усилителе мощности класса Е

3.4 Выводы и результаты

Глава 4. Разработка и изготовление экспериментального образца системы индуктивной передачи энергии с усилителем класса Е

4.1 Изготовление передающей части системы индуктивной передачи энергии

4.1.1 Разработка защитного герметичного корпуса для печатной платы передающей части

4.1.2 Разработка защитного герметичного корпуса для передающей катушки

4.1.3 Разработка и изготовление источника питания для систем индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е

4.2 Изготовление принимающей части системы индуктивной передачи энергии

4.2.1 Разработка защитного герметичного корпуса для принимающей части системы индуктивной передачи энергии

4.3 Разработка и изготовление индикаторного блока

4.3.1 Разработка защитного герметичного корпуса для индикаторного блока

4.4 Проведение испытания экспериментального образца системы индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е в имитационной среде

биологического объекта

4.5 Проведение испытания экспериментального образца системы индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е в тканях живого организма

4.6 Выводы и результаты

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованных источников

Список сокращений

Приложение I. Патент на изобретение RU2780941C1 (от 04.10.2022), Устройство для

индуктивной передачи энергии к имплантируемым медицинским приборам

Приложение II. Патент на изобретение RU2752139C1 (от 23.07.2021), Устройство для

чрескожной передачи энергии с помощью индуктивной связи

Приложение III. Акты внедрения

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование схемотехнических основ и проектирование усилителя мощности класса Е для систем индуктивной передачи энергии»

Актуальность работы.

В настоящее время усилители мощности (УМ) периодических сигналов играют ключевую роль в совершенствовании существующих и создании новых приборов, например, в таких областях современной микроэлектроники как: беспроводная и спутниковая связь, портативные устройства, средства радиоэлектронной борьбы, системы автономного вождения и медицинские приборы. Среди основных типов УМ выделяют класс Е, который является одним из наиболее эффективных усилителей, известных на сегодняшний день, в том числе при работе в СВЧ диапазоне [1]. Высокая эффективность такого усилителя, которая на практике составляет 80...96% [2], и малое количество электронных компонентов по сравнению с другими типами УМ, что способствует миниатюризации, снижению нагрева, уменьшению стоимости и повышению надёжности, делают УМ класса Е особенно привлекательным для применения в системе индуктивной передачи энергии (ИПЭ) для беспроводного питания имплантируемых медицинских приборов, мобильных устройств, вычислительной и бытовой техники и электротранспорта [3]. Для миниатюризации таких устройств в настоящее время в различных странах активно ведутся разработки УМ класса Е в интегральном исполнении по КМОП-технологиям 350 нм, 180 нм [4] и 130 нм.

Система ИПЭ с УМ класса Е для энергообеспечения имплантируемых медицинских приборов позволяет устранить чрескожный провод для высокомощных имплантируемых приборов, который представляет риск инфицирования. В тоже время, система ИПЭ с УМ класса Е позволяет увеличить срок службы имплантируемых медицинских приборов и снизить количество регулярных хирургических операций для реимплантации за счёт встроенных перезаряжаемых аккумуляторов для приборов средней и малой потребляемой мощности. В другой области микроэлектроники -цифровой портативной технике, с каждым годом повышаются стандарты эксплуатации, а также требования для удобства пользования прибором. Поэтому, основываясь на общей теории технологий [5], разработка системы ИПЭ с УМ класса Е для имплантируемых медицинских приборов и других устройств микроэлектроники является особо актуальной задачей.

Одной из основных проблем систем ИПЭ являются смещения передающей и принимающей катушек индуктивности относительно их номинального положения, например, при дыхании или движениях пациента [6]. Дополнительной проблемой является временное (послеоперационный отёк) или долгосрочное (толщина подкожного жира) изменение структуры биологических тканей пациента между парой катушек индуктивности. Данные кратковременные или долговременные изменения внешних характеристик системы ИПЭ могут приводить к падению выходной мощности, а, следовательно, к сбоям в работе имплантируемого медицинского прибора [7]. Таким образом, достижение постоянной выходной мощности в системе ИПЭ для имплантируемых медицинских приборов при изменении внешних параметров системы является одной из актуальных проблем современной медицинской микроэлектроники.

Существует множество подходов к решению обозначенной проблемы. При этом существующие методы достижения постоянной выходной мощности в системе ИПЭ на основе механических способов соосного крепления пары катушек или изменения рабочей частоты системы имеют существенные недостатки, что приводит к снижению безопасности медицинского прибора или недопустимости практического применения подобных методов. Таким образом, актуальной задачей становится разработка нового метода достижения постоянной выходной мощности в системе ИПЭ с УМ класса Е схемотехническим способом, который может применятся для энергообеспечения имплантируемых медицинских приборов, например, разрабатываемого первого отечественного перезаряжаемого нейростимулятора [8].

Цель диссертационной работы: исследование режимов работы и разработка метода проектирования усилителя мощности класса Е для систем индуктивной передачи энергии с повышенной устойчивостью к смещениям катушек индуктивности.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие научно-технические задачи:

1. Разработать математическую модель усилителя мощности класса Е в составе системы индуктивной передачи энергии, позволяющую непосредственно учитывать и анализировать влияние смещений катушек индуктивности на характеристики и режим работы усилителя мощности класса Е.

2. Исследовать и сравнить возможные целевые характеристики усилителя мощности класса Е: форму сигнала напряжения сток-исток и форму сигнала тока стока в транзисторе.

3. Исследовать существующие и при необходимости разработать аналитические выражения для проектирования усилителя мощности класса Е.

4. Исследовать влияние характеристик электронной компонентной базы на характеристики системы индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е и разработать рекомендации по выбору ЭКБ.

5. Разработать метод измерения характеристик систем индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е, обеспечивающий наиболее полное и всестороннее исследования влияния смещений катушек индуктивности на характеристики системы.

6. Разработать метод проектирования усилителя мощности класса Е для систем индуктивной передачи энергии с повышенной устойчивостью к смещениям катушек индуктивности.

7. Разработать метод компенсации влияния смещений на характеристики системы индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е.

Научная новизна результатов диссертационной работы:

1. Показано, что оптимизация величин ёмкостей конденсаторов на основе разработанного метода проектирования по характеристике тока стока МОП-транзистора в усилителе мощности класса Е позволяет повысить его выходную мощность в 1,1.1,6 раза.

2. Показано, что управление величинами ёмкостей конденсаторов в усилителе мощности класса Е позволяет поддерживать постоянную выходную мощность при изменении отражённого импеданса нагрузки, в частности - при изменении положения катушек индуктивности в составе систем индуктивного питания.

3. Установлено, что незначительные изменения ёмкости шунтирующего конденсатора (в т.ч. в результате нагрева) усилителя мощности класса Е существенно влияют на выходные характеристики, в связи с чем шунтирующий конденсатор должен соответствовать температурному коэффициенту ёмкости КР0 и иметь минимально возможный допуск по величине.

Практическая значимость работы определяется следующими результатами:

1. Разработанный метод проектирования усилителя мощности класса Е по характеристике тока стока МОП-транзистора может быть использован для проектирования генераторов переменного сигнала различного назначения (в т.ч. в системах индуктивного питания; системах мобильной телефонной связи; импульсных источниках питания; драйверах светодиодов; имплантируемых медицинских приборах).

2. Разработанный метод достижения постоянной выходной мощности в усилителе мощности класса Е может быть использован для создания электронных систем, устойчивых к тем или иным внешним воздействиям (напр., системы индуктивного питания для первого отечественного перезаряжаемого нейростимулятора, устойчивого к изменению нагрузки в виде смещений катушек индуктивности относительно друг друга).

3. Предложенные аналитические выражения для определения величин шунтирующего и последовательного конденсаторов в нагрузочной цепи усилителя мощности класса Е позволяют проектировать усилители, работающие в субноминальном режиме.

4. Предложенный метод построения характеристических кривых позволяет определять диапазон достижимых выходных характеристик усилителя мощности класса Е на начальных этапах проектирования.

5. Разработанный экспериментальный лабораторный комплекс позволяет проводить экспериментальные исследования и технические испытания систем индуктивной передачи энергии с характеристиками, типичными для систем питания имплантатов и систем питания мобильных устройств.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использовались при выполнении следующих проектов:

- ПНИЭР «Разработка экспериментального образца устройства для бесконтактного питания безаккумуляторных имплантатов» (Соглашение № 14.579.21.0144 от 26.09.2017 г., идентификатор RFMEFI57917X0144; 2017-2019 гг.);

- НИР «Разработка методов и средств построения адаптивных систем беспроводного энергообеспечения персонифицированных имплантируемых медицинских приборов» (Государственное задание № 12.2339.2017/ПЧ, идентификатор № 12.2339.2017/4.6; 2017-2019 гг.);

- НИР в рамках программы «Умник» «Разработка интеллектуального лабораторного комплекса для автоматизации тестирования систем беспроводной передачи энергии» (Соглашение № 15245ГУ/2020; 2020-2023 гг.);

- НИР «Исследование и разработка имплантируемых электронных систем для персонального мониторинга и регуляции состояния системы кровообращения» (Государственное задание № 075-03-2020-216 от 27.12.2019 г.; 2020-2023 гг.);

- НИР «Микроэлектронные технологии формирования мультимасштабных имплантируемых нейроинтерфейсов живых - технических систем для управления передачей болевых сигналов в мозг» (Соглашение № 075-15-2024-555 от 25.04.2024 г.; 2024-2026 гг.).

Результаты работы внедрены в учебном процессе НИУ МИЭТ в рамках учебных дисциплин: «Беспроводная передача энергии и информации в биологических средах» и «Персонализированные биомедицинские системы» по направлениям подготовки 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии» и 12.04.04 «Биотехнические системы и технологии» соответственно.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Математическая модель усилителя мощности класса Е с использованием функции отражённого импеданса принимающей части системы индуктивной передачи энергии как нагрузки усилителя позволяет применять общие методы исследования и проектирования усилителя мощности класса Е для систем индуктивной передачи энергии.

2. Разработанный метод проектирования усилителя мощности класса Е по характеристике тока стока МОП-транзистора позволяет повысить выходную мощность при сохранении эффективности в сравнении с классическим методом проектирования усилителя мощности класса Е по характеристике напряжения сток-исток.

3. Изменение ёмкости последовательного и шунтирующего конденсаторов усилителя мощности класса Е позволяет компенсировать изменение нагрузки усилителя, т.е. поддерживать заданную (номинальную) выходную мощность при изменениях нагрузки.

4. Разработанные аналитические выражения позволяют определять величину шунтирующего и последовательного конденсаторов усилителя мощности класса Е, соответствующих как номинальному, так и субноминальным режимам работы.

Апробация работы. Основные теоретические положения результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку в 25 докладах на 20 Международных, Всероссийских и региональных конференциях:

- Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS), Сингапур, Сингапур, 2017 год; Япония, Тояма, 2018 год;

- International Conference on Bioelectromagnetism & Russian-German Conference on Biomedical Engineering (ICBEM & RGC), Германия, Ахен, 2018 год; Россия, Санкт-Петербург, 2019 год;

- IEEE Pels Workshop On Emerging Technologies (WOW 2019), Великобритания, Лондон, 2019 год;

- Wireless Power Week 2019: IEEE Wireless Power Transfer Conference (WPTC 2019), Великобритания, Лондон, 2019 год;

- European Society for Artificial Organs Congress (ESAO), Германия, Ганновер, 2019 год; Великобритания, Лондон, 2021 год;

- XI Всероссийская научно-техническая конференция Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем - МЭС-2022, Россия, Москва, Зеленоград, 2022 год;

- Отраслевая научно-техническая конференция радиоэлектронной промышленности (Международный форум Микроэлектроника), Россия, 2020, 2021, 2022, 2023 год;

- IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), Россия, Зеленоград, 2018, 2020, 2021 год;

- Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика», Россия, Зеленоград, 2017, 2020, 2021, 2023 год.

Основные публикации. По теме диссертации опубликовано 23 статьи (2 статьи Q1) и 18 тезисов докладов в научных журналах и сборниках трудов международных и российских конференций, в том числе: 22 работы, входящих в базы Web of Science (Core Collection) или Scopus; 4 работы, опубликованных в журналах, входящих в перечень ВАК по специальности 2.2.2.

Получено 2 патента на изобретение РФ, 1 патент на полезную модель и 10 свидетельств о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Личный вклад автора. Результаты, изложенные в настоящей диссертационной работе и приведённые в положениях, выносимых на защиту, получены автором лично. Постановка целей и задач исследования, разработка методик и их применение выполнены автором.

Методология и методы исследования. В диссертационной работе был проведён анализ выходных характеристик усилителя мощности класса Е в зависимости от изменения компонент схемы, разработан математический аппарат для достижения постоянной выходной мощности системы индуктивной передачи энергии, а также разработан экспериментальный лабораторный комплекс. Для решения поставленных в работе задач применялись методы анализа электрических цепей, математического моделирования. Для подтверждения результатов численного моделирования была проведена серия экспериментов. В качестве инструментария использовалась программная среда для программирования Labview, МаЙаЬ, создания трёхмерных моделей SoHdWorks и проектирования печатных плат EasyEDA.

Достоверность научных положений, результатов и выводов. Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждена: комплексным характером проведённых исследований и сопоставлением результатов работы с данными опубликованных научных статей и содержанием патентного фонда Российской Федерации и ведущих зарубежных стран. Разработанные теоретические основы и модели хорошо согласуются с полученными экспериментальными результатами. Все экспериментальные исследования проведены на сертифицированном оборудовании.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литературы, списка сокращений и условных обозначений, 3 приложений. Объём работы составляет 143 страницы, включая 73 рисунка, 13 таблиц, список цитируемых источников из 220 наименований.

ГЛАВА 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СХЕМОТЕХНИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ В СОСТАВЕ СИСТЕМ ИНДУКТИВНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ

1.1. Развитие методов беспроводной передачи энергии для питания электронных устройств

В последние годы метод беспроводного энергообеспечения приборов привлек большое внимание исследователей и разработчиков [9]. Вследствие этого, метод беспроводной передачи энергии становится все более популярной технологией для применения в различной бытовой технике, мобильных устройствах и электротранспорте (рисунок 1) [10], [11], [12], [13].

Мобильные устройства

/ ? 1 1 ® V □'

<5Вт <20Вт

Вычислительная и бытовая техника

© I 45 0

<50Вт <200Вт

Кухонные приборы Электротранспорт

[о] © □ 1 □ о«

<2 кВт -22 кВт

Рисунок 1 - Применение технологии беспроводной передачи энергии в бытовой технике, мобильных устройствах и электротранспорте

Стоит отметить, что метод беспроводной передачи энергии может применяться как для постоянного энергообеспечения приборов, так и для перезарядки аккумуляторов в приборе. Важными факторами развития метода беспроводного постоянного энергообеспечения является необходимость замены химического источника питания (ХЭП) в портативных перезаряжаемых приборах по окончанию срока службы аккумулятора. Это порождает дополнительные затраты и не способствует мировой

политике охраны окружающей среды [14]. При этом, применение беспроводной передачи энергии позволяет избежать разъемов для постоянного энергообеспечения прибора или зарядки аккумуляторов в приборе. Такое решение может быть более надежным, поскольку устраняет коррозию на разъеме и проникновение пыли и влаги в герметичное устройство. Это позволяет обеспечить стерильность устройства, например, в имплантируемых медицинских приборах [11], [15], избавиться от чрескожного провода, который повышает риск возникновения инфекции [15], [16], [17], а также уменьшить массогабаритные характеристики прибора [16], [17], [18].

Наиболее перспективным направлением развития технологии беспроводной передачи энергии является медицинская техника. Персональные имплантируемые медицинские приборы (ИМП) получили широкое распространение в медицине для улучшения качества жизни пациентов [19]. Активные ИМП, то есть в состав которых входит электронная часть, условно можно разделить на четыре группы: приборы для электростимуляции, нейросенсорные и механические приборы, а также имплантируемые датчики [20]. Рассмотрим подробнее каждую группу активных ИМП.

Большую часть существующих активных ИМП можно отнести к типу приборов для электростимуляции [21]. К таким приборам относятся: кардиостимулятор, который является наиболее распространённым ИМП [22], [23], имплантируемый кардиовертер-дефибриллятор [24], [25], нейросенсорные приборы (нейростимулятор спинного или головного мозга [26], [27], кохлеарный имплантат [28], [29], визуальный протез [30], [31], [32], [33] и пр.). На рисунке 2 изображена структурная схема активного имплантированного прибора с ХЭП для электростимуляции. Стоит отметить, что основную часть в ИМП занимает батарея, размеры которой составляют 25...80% от всего объёма имплантата [34], а также электронная часть (функциональный блок). Электронная часть определяет функциональные возможности прибора, входные и выходные параметры, а также влияет на массогабаритные характеристики ИМП.

К другому типу активных ИМП относятся механические приборы, например, система вспомогательного кровообращения [35], полностью искусственное сердце, имплантируемая лекарственная помпа [36], интрамедуллярный стержень [37], [38] и пр.

Рисунок 2 - Структурная схема активного имплантируемого медицинского прибора для электростимуляции с химическим элементом питания (батареей)

При этом, все активные ИМП условно можно разделить по потребляемой мощности на три группы (рисунок 3): с высоким уровнем потребления (1.10 Вт), например, полностью искусственное сердце и система вспомогательного кровообращения; со средним уровнем потребления (от 1 мВт до 1 Вт), например, кохлеарный имплантат, визуальный протез и некоторые виды нейростимулятора; с низким уровнем потребления (от 1 мкВт до 1 мВт), например, кардиостимулятор, лекарственные помпы, имплантируемый кардиовертер-дефибриллятор, нейростимулятор и имплантируемые датчики. [23], [39], [40], [41].

1 мкВт 1 мВт Вт

Рисунок 3 - Диапазоны потребляемой мощности имплантируемых медицинских устройств [23], [39], [40], [41]; ИКД - имплантируемый кардиовертер-дефибриллятор; СВК - система вспомогательного кровообращения

В настоящее время, самым распространенным способом энергообеспечения ИМП является ХЭП. Стоит отметить, что существуют подходы энергообеспечения ИМП основанные на альтернативных источниках энергии: термоэлектрическом, пьезоэлектрическом, электромагнитном и электростатическом. Такие способы

позволяют обеспечить неограниченный срок службы ИМП, но сверхнизкая выходная мощность и ограниченный выбор расположения имплантатов представляют собой основные проблемы [23], [40]. Поэтому альтернативные источники энергии могут гарантировать зарядку только сильно ограниченного набора встроенных ХЭП в ИМП. Вследствие этого, часто используемыми типами ХЭП в качестве основного источника для энергообеспечения ИМП являются: свинцово-кислотные [42], [43], [44], [45]; никель-кадмиевые (№Сф [18], [45], [46], [47]; литиевые ^-Ь, Ы-Мп02, Ы-С-Бх, Ы-

В тоже время, использование имплантированного ХЭП совместно с ИМП сопряжено с рядом проблем [41], [42]. Существует возможность повреждения батареи и, как следствие, вероятность отравления организма человека токсичными элементами. Кроме того, имплантируемая батарея имеет ограниченный ресурс, а срок её службы зависит от уровня потребляемой мощности ИМП. Хотя конкретные требования к ИМП различаются, некоторые общие из них остаются схожими: высокая безопасность, длительный срок службы, повышенная надёжность [41], [49], [50]. Проблема замены батареи по окончанию ее ресурса особенно остро стоит в ИМП с высоким уровнем потребляемой мощности, например, в системе вспомогательного кровообращения. В следствие этого, актуальным является использование внешних ХЭП для энергообеспечения системы вспомогательного кровообращения.

8У0, ЬИоп и Ы-Ро1) [21], [42], [45], [47], [48].

2

Рисунок 4 - Система механической поддержки кровообращения НеаГМ^е II; 1 - чрескожный провод, 2 - входная и выходная канюля, 3 - насос, 4 - системный контроллер, 5 - внешние химические элементы питания

Наиболее распространенной системой вспомогательного кровообращения левого желудочка является HeartMate II (Thoratec Corporation, США), которая состоит из насоса, системного контроллера, двух дублирующих внешних свинцово-кислотных ХЭП и соединительных элементов [43]. Энергообеспечение системы вспомогательного кровообращения HeartMate II осуществляется через провод, который проходит через кожу пациента к системному контроллеру, а затем к внешним ХЭП (рисунок 4) [51]. Стоит отметить, что система с чрескожным проводом может привести к вероятности возникновения инфекции, повышению травмоопасности у пациента, а также к риску потери энергообеспечения системы вспомогательного кровообращения из-за повреждения провода [52], [53], [54].

При этом, риск смерти при использовании системы вспомогательного кровообращения, вызванный различными неблагоприятными событиями, меняется со временем (рисунок 5) [55]. При рассмотрении 4-летнего периода наибольший кумулятивный риск смерти приходится на неврологические события (инсульт) - 0,26%, за которыми следуют нежелательные явления, связанные с инфекцией - 0,22%, в том числе из-за использования чрескожного провода [55].

12 18 24 30 36 Месяцы после имплантации

Рисунок 5 - Кривые, показывающие мгновенный риск смерти с течением времени для основных причин смерти при использовании системы вспомогательного

кровообращения [55]

В свою очередь, для ИМП со средним и низким уровнями потребляемой мощности проблема повторной замены прибора при низком уровне остаточной емкости встроенного ХЭП не менее актуальна. Отметим, что основной причиной замены, например, кардиостимулятора является разряд батареи [56], а частота замены данного ИМП составляет каждые 5.12 лет [57], [58]. В тоже время, при каждом хирургическом вмешательстве для реимплантации ИМП вероятность инфицирования возрастает (рисунок 6). Из графика видно, что через 6 лет после первой имплантации кардиостимулятора смерть от инфекций происходит у 1% пациентов, в то время как при повторной имплантации, смерть от инфекций возрастает до 3% [59].

Рисунок 6 - Выживаемость пациентов без послеоперационных инфекций в зависимости от времени эксплуатации устройства при первой (а) и повторной (б) имплантациях

кардиостимулятора [59]

В дополнение, стоит отметить, что существуют осложнения после удаления старого ИМП, связанные с извлечением электродов [60], [61], [62]. При этом, во время операции по замене ИМП, врач проверяет исходные электроды, чтобы оценить их состояние. Часто требуется заменить только ИМП, подключая его к старым электродам [63], [64], [65]. Таким образом, основным компонентом при реимплантации является старый ИМП с низким уровнем остаточной емкости встроенного ХЭП.

При этом, продолжительность жизни у пациентов постоянно увеличивается, поэтому неоднократные замены ИМП из-за низкого уровня остаточной емкости

встроенного ХЭП являются серьезной проблемой [63], [66], [67]. Стоит отметить, что для продления срока службы встроенного в ИМП ХЭП, например, кардиостимулятор, автоматически отключаются редко используемые и энергозатратные функции, что может привести к неблагоприятным клиническим последствиям у некоторых пациентов [68]. Таким образом, из-за сильной экономии уровня заряда ХЭП может снизиться качество лечения пациента с помощью ИМП.

К тому же, замена ИМП требует дополнительных финансовых затрат. Применение беспроводного энергообеспечения для питания ИМП позволяет решить проблему необходимости реимплантаций, что существенно снижает риск возникновения инфекций и повышает экономическую эффективность лечения пациента (рисунок 7). Так, например, за 20 лет использования перезаряжаемого нейростимулятора с помощью метода беспроводной передачи энергии и с 25-летним сроком службы ХЭП экономится 150 000 долларов на одного пациента, в сравнении с неперезаряжаемым нейростимулятором с 5-летним сроком службы ХЭП [69]. ^ 350 000 | 300 000 I 250 000

03

ц 200 000

л

с 150 000

1 100 000

о

и 50 000

°0 5 10 15 20

Время после первой имплантации, лет

Рисунок 7 - Зависимость стоимости лечения в долларах США ($) от времени

« " А

эксплуатации трех типов нейростимуляторов спинного мозга: неперезаряжаемый с 4-летним сроком службы ХЭП (а); перезаряжаемый с 10-летним сроком службы ХЭП (б); перезаряжаемый с 25-летним сроком службы ХЭП (в) [69]

Все перечисленные факторы доказывают актуальность применения метода беспроводной передачи энергии для увеличения срока службы ИМП как при постоянном энергообеспечении ИМП, так и при перезарядке встроенного ХЭП в ИМП [23], [26], [54], [70]. Увеличение срока службы ИМП позволит сократить количество

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гуров Константин Олегович, 2024 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Kazimierczuk M.K., RF power amplifiers // John Wiley & Sons, 1st edition. -2008. - P. 428.

2. Sokal N.O., Class-E RF power amplifiers // Qex. - 2001. - Vol. 204. - No. 1. -P. 9-20.

3. Mikolajewski M., An Off-Nominal Class E Amplifier—Design Oriented Analysis // Electronics. - 2023. - Vol. 12(10). - P. 2203, DOI: 10.3390/electronics12102203.

4. Ture K., Kilinc E.G., Dehollain C., A remotely powered fully integrated low power class-E power amplifier for implantable sensor systems // Microsystem Technologies. -2016. - Vol. 22. - P. 1519-1527, DOI: 10.1007/s00542-015-2747-5.

5. Красников Г.Я., Горнев Е.С., Матюшкин И.В., Общая теория технологий и микроэлектроника // ТЕХНОСФЕРА. - 2020. - С. 434.

6. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Selishchev S.V., Methods for Compensation of Coil Misalignment in Systems for Inductive Transcutaneous Power Transfer to Implanted Medical Devices // Biomedical Engineering. - 2017. - Vol. 51. - P. 56-60, DOI: 10.1007/s10527-017-9684-9.

7. Mindubaev E., Gurov K., Selishchev S., Danilov A., Design Principles for Maximization of an Inductive Power Transfer System Inherent Tolerance to the Coils Misalignment // IEEE Access. - 2023. - Vol. 11. - P. 105706-105717, DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3319046.

8. Проект «Микроэлектронные технологии формирования мультимасштабных имплантируемых нейроинтерфейсов живых - технических систем для управления передачей болевых сигналов в мозг» (Соглашение № 075-15-2024-555 от 25.04.2024 г.).

9. Sokol Kuka C., Wireless Power Transfer // Antenna Systems. - IntechOpen. -2021. - P. 254, DOI: 10.5772/intechopen.99990.

10. Structure of wireless power transmission system // Патент на изобретение WO2016200011A1 (от 02.18.2016).

11. Khan S.R., Pavuluri S.K., Cummins G., Desmulliez Marc P.Y., Wireless Power Transfer Techniques for Implantable Medical Devices: A Review // Sensors. - 2020. - Vol. 20(12): 3487. P. 1-58, DOI: 10.3390/s20123487.

12. Shan D., Wang H., Cao K., et al., Wireless power transfer system with enhanced efficiency by using frequency reconfigurable metamaterial // Scientific Reports. - 2022. - Vol. 12(331). - P. 1-11, DOI: 10.1038/s41598-021-03570-8.

13. Mou X., Sun H., Wireless Power Transfer: Survey and Roadmap // IEEE 81st Vehicular Technology Conference (VTC Spring). - 2015. - P. 1-5, DOI: 10.1109/VTCSpring.2015.7146165.

14. Detka K., Gorecki K., Wireless Power Transfer - A Review // Energies. - 2022. -Vol. 15(19): 7236. - P. 1-19, DOI: 10.3390/en15197236.

15. Agarwal K., Jegadeesan R., Guo Y-X., Thakor N.V., Wireless Power Transfer Strategies for Implantable Bioelectronics // IEEE Reviews in Biomedical Engineering. - 2017.

- Vol. 10. - P. 136-161, DOI: 10.1109/RBME.2017.2683520.

16. Ye Z., Yang M., Chen P-Y., Multi-band parity-time-symmetric wireless power transfer systems for ism-band bio-implantable applications // IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology. - 2022. - Vol. 6. - No. 2. -P. 196-203, DOI: 10.1109/JERM.2021.3120621.

17. Shadid R., Noghanian S., A literature survey on wireless power transfer for biomedical devices // International Journal of Antennas and Propagation. - 2018. - Vol. 5. - P. 1-11, DOI: 10.1155/2018/4382841.

18. Chaari M.Z., et al., High power wireless power transfer for the future of the battlefield challenges // Security and Defence Quarterly. - 2022. - Vol. 40. - No. 4. - P. 9-26, DOI: 10.35467/sdq/152548.

19. Wyss U.P., Improving the quality of life of patients with medical devices by a timely analysis of adverse events // Frontiers in Medicine. - 2019. - Vol. 6(56). - P. 1-6, DOI: 10.3389/fmed.2019.00056.

20. Bazaka K., Jacob M.V., Implantable devices: issues and challenges // Electronics. - 2013. - Vol. 2. - No. 1. - P. 1-34, DOI: 10.3390/electronics2010001.

21. Zhang J., et al., Battery-free and wireless technologies for cardiovascular implantable medical devices // Advanced Materials Technologies. - 2022. - Vol. 7(2101086).

- P. 1-26, DOI: 10.1002/admt.202101086.

22. Hou X., Cardiac pacemaker - A smart device // Biotechnology Products in Everyday Life. - 2018. - P. 87-97, DOI: 10.1007/978-3-319-92399-4_6.

23. Amar A.B., Kouki A.B., Cao H., Power Approaches for Implantable Medical Devices // Sensors. - 2015. - Vol. 15(11). - P. 28889-28914, DOI: 10.3390/s151128889.

24. Matchett M., et al., The implantable cardioverter defibrillator: its history, current psychological impact and future // Expert review of medical devices. - 2009. - Vol. 6(1). - P. 43-50, DOI: 10.1586/17434440.6.1.43.

25. Amy G.R, Prithwis B., Pacemakers and implantable cardioverter defibrillators -general and anesthetic considerations // Brazilian Journal of Anesthesiology. - 2014. - Vol. 64(3). - P. 205-214, DOI: 10.1016/j.bjane.2013.02.005.

26. Barbruni G.L., et al., Miniaturised Wireless Power Transfer Systems for Neurostimulation: A Review // IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems. -2020. - Vol. 14. - No. 6. - P. 1160-1178, DOI: 10.1109/TBCAS.2020.3038599.

27. Gildenberg P.L., Evolution of spinal cord surgery for pain // Clinical neurosurgery. - 2006. - Vol. 53, P. 11-17.

28. Manrique M., et al., Guideline on Cochlear Implants // Acta Otorrinolaringologica. - 2019. - Vol. 70 (1). - P. 47-54, DOI: 10.1016/j.otoeng.2017.10.012.

29. Zeng F-G., et al., Cochlear implants: system design, integration, and evaluation // IEEE reviews in biomedical engineering. - 2008. - Vol. 1. - P. 115-142, DOI: 10.1109/RBME.2008.2008250.

30. Weiland J.D., Humayun M.S., Visual Prosthesis // Proceedings of the IEEE. -2008. - Vol. 96(7). - P. 1076-1084, DOI: 10.1109/JPROC.2008.922589.

31. Maghami M.H., et al., Visual prostheses: the enabling technology to give sight to the blind // Journal of ophthalmic & vision research. - 2014. - Vol. 9(4). - P. 494-505, DOI: 10.4103/2008-322X.150830.

32. Chen K., et al., An Integrated 256-Channel Epiretinal Prosthesis // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2010. - Vol. 45(9). - P. 1946-1956, DOI: 10.1109/JSSC.2010.2055371.

33. da Cruz L., et al., Five-Year Safety and Performance Results from the Argus II Retinal Prosthesis System Clinical Trial // Ophthalmology. - 2016. - Vol. 123(10). - P. 22482254, DOI: 10.1016/j.ophtha.2016.06.049.

34. Evans A.T., Chiravuri S., Gianchandani Y.B., Transdermal power transfer for implanted drug delivery devices using a smart needle and refill port // IEEE 22nd International

Conference on Micro Electro Mechanical Systems. - 2009. - P. 252-255, DOI: 10.1109/MEMSYS.2009.4805366.

35. Krabatsch T., et al., Is bridge to recovery more likely with pulsatile left ventricular assist devices than with nonpulsatile-flow systems? // The Annals of thoracic surgery. - 2011. - Vol. 91(5). - P. 1335-1340, DOI: 10.1016/j.athoracsur.2011.01.027.

36. Wang J.K., Nauss L.A., Thomas J.E., Pain relief by intrathecally applied morphine in man // Anesthesiology. - 1979. - Vol. 50(2). - P. 149-151, DOI: 10.1097/00000542-197902000-00013.

37. Baumgart R., et al., A fully implantable, programmable distraction nail (Fitbone)—new perspectives for corrective and reconstructive limb surgery // Practice of Intramedullary Locked Nails. - 2006. - P. 189-198, DOI: 10.1007/3-540-32345-7_19.

38. Al-Sayyad M.J., Lower limb lengthening and deformity correction using the Fitbone motorized nail system in the adolescent patient // Journal of Pediatric Orthopaedics B. - 2012. - Vol. 21. - No. 2. - P. 131-136, DOI: 10.1097/BPB.0b013e32834b34b4.

39. Haerinia M., Shadid R., Wireless power transfer approaches for medical implants: a review // Signals. - 2020. - Vol. 1(2). - P. 209-229, DOI: 10.3390/signals1020012.

40. Yoon H-J., Kim S-W., Nanogenerators to Power Implantable Medical Systems // Joule. - 2020. - Vol. 4(7). - P. 1398-1407, DOI: 10.1016/j.joule.2020.05.003.

41. Wei X., Liu J., Power sources and electrical recharging strategies for implantable medical devices // Frontiers of Energy and Power Engineering in China. - 2008. - Vol. 2. - P. 1-13, DOI: 10.1007/s11708-008-0016-3.

42. Bock D.C., et al., Batteries used to power implantable biomedical devices // Electrochimica Acta. - 2012. - Vol. 84. - P. 155-164, DOI: 10.1016/j.electacta.2012.03.057.

43. Thoratec corporation HeartMate II LVAS Left Ventricular Assist System, Operating Manual // Document No. 103538 Rev. B. - 2007. - P. 1-157.

44. Lee J-S., et al., Metal-air batteries with high energy density: Li-air versus Zn-air // Advanced Energy Materials. - 2011. - Vol. 1. - No. 1. - P. 34-50, DOI: 10.1002/aenm.201000010.

45. Heide B-M., et al., A review of current automotive battery technology and future prospects // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. - 2013. - Vol. 227(5). - P. 761-776, DOI: 10.1177/0954407013485567.

46. Larsson B., Elmqvist H., Ryden L., Schuller H., Lessons From the First Patient with an Implanted Pacemaker: 1958-2001 // Pacing Clin Electrophysiol. - 2013. - Vol. 26. -P. 114-124, DOI: 10.1046/j.1460-9592.2003.00162.x.

47. MacLean G.K., et al., Comparison of rechargeable lithium and nickel/cadmium battery cells for implantable circulatory support devices // Artificial organs. - 1994. - Vol. 18(4). - P. 331-334, DOI: 10.1111/j.1525-1594.1994.tb02208.x.

48. Kaddour K., Alternative motors in aviation // Aviation. - 2014. - Vol. 18(4), P. 174-177, DOI: 10.3846/16487788.2014.985472.

49. Khan W., Muntimadugu E., Jaffe M., Domb A.J., Implantable Medical Devices // Focal Controlled Drug Delivery. Part of the Advances in Delivery Science and Technology book series (ADST). - 2013. - P. 33-59, DOI: 10.1007/978-1-4614-9434-8_2.

50. Ellouze N., et al., Security of implantable medical devices: limits, requirements, and proposals // Security and Communication Networks. - 2014. - Vol. 7(12). - P. 24752491, DOI: 10.1002/sec.939.

51. Griffith B.P., et al., HeartMate II left ventricular assist system: from concept to first clinical use // The Annals of Thoracic Surgery. - 2001. - Vol. 71(3). - P. S114-120, DOI: 10.1016/s0003-4975(00)02639-4.

52. Jay D.P., et al., Outcomes of external repair of HeartMate II LVAD percutaneous leads // The VAD Journal. - 2016. - Vol. 2. - P. 1-11, DOI: 10.13023/VAD.2016.14.

53. D'Antonio N.D., et al., Driveline damage and repair in continuous-flow left ventricular assist devices: A systematic review // Artificial organs. - 2021. - Vol. 45(8). - P. 819- 826, DOI: 10.1111/aor.13901.

54. Qu Y., Vilathgamuwa M., Bolle E., Jayathurathnage P., Chapter 21 -Percutaneous and transcutaneous connections, Mechanical Circulatory and Respiratory Support // Academic Press. - 2018. - P. 659-689, DOI: 10.1016/B978-0-12-810491-0.00021-7.

55. Rame J.E., et al., Adverse Events and Mitigation Strategies, Chapter 13, Mechanical Circulatory Support: a Companion to Braunwald's Heart Disease // Elsevier. -2020. - P. 145-165, DOI: 10.1016/B978-0-323-56699-5.00013-9.

56. Liu X-L., Ren L-H., Ye H-M., Reasons and complications of pacemaker replacement operation: clinical analysis of 69 case-times // Zhonghua Yi Xue Za Zhi. - 2008. -Vol. 88(28). - P. 1989-1991.

57. Katz D., Akiyama T., Pacemaker longevity: the world's longest-lasting VVI pacemaker // Annals of Noninvasive Electrocardiology. - 2007. - Vol. 12(3). - P. 223-226, DOI: 10.1111/j.1542-474X.2007.00165.x.

58. Philip L.M., et al., Cost-effectiveness analysis of magnetic resonance imaging-conditional pacemaker implantation: Insights from a multicenter study and implications in the current era // Heart Rhythm. - 2018. - Vol. 15(11). - P. 1690-1697, DOI: 10.1016/j.hrthm.2018.05.024.

59. Johansen J. B., et al., Infection after pacemaker implantation: infection rates and risk factors associated with infection in a population-based cohort study of 46299 consecutive patients // European heart journal. - 2011. - Vol. 32(8), P. 991-998, DOI: 10.1093/eurheartj/ehq497.

60. Arber N., et al., Pacemaker endocarditis. Report of 44 cases and review of the literature // Medicine. - 1994. - Vol. 73(6). - P. 299-305, DOI: 10.1097/00005792199411000-00003.

61. Madhavan M., et al., Contemporary pacemaker and ICD lead management: techniques for lead extraction // Expert Review of Cardiovascular Therapy. - 2012. - Vol. 10(7). - P. 875-887, DOI: 10.1586/erc.12.75.

62. Boarescu P.-M., Ro§ian A.-N., Ro§ian §.H., Transvenous lead extraction procedure - indications, methods, and complications // Biomedicines. - 2022. - Vol. 10(11):2780. - P. 1-12, DOI: 10.3390/biomedicines10112780.

63. Hao Y., Li Y., Liao D., Yang L., Seven times replacement of permanent cardiac pacemaker in 33 years to maintain adequate heart rate: a case report // Annals of translational medicine. - 2015. - Vol. 3(21):341. - P. 1-5, DOI: 10.3978/j.issn.2305-5839.2015.11.35.

64. Permanent Pacemakers with Transvenous Electrodes Present CPT Coding Challenges // HSS Inc. staff. - 2004. - Vol. 14(15). - P. 14.

65. Timperley J., et al., Pulse generator replacement // Pacemakers and ICDs. -2007. - P. 75-82, DOI: 10.1093/med/9780198571322.003.0003.

66. Brunner M., et al., Long-term survival after pacemaker implantation: Prognostic importance of gender and baseline patient characteristics // European Heart Journal. - 2004. -Vol. 25(1). - P. 88-95, DOI: 10.1016/j.ehj.2003.10.022.

67. Boriani G., et al., Impact of pacemaker longevity on expected device replacement rates: Results from computer simulations based on a multicenter registry (ESSENTIAL) // Clinical Cardiology. - 2018. - Vol. 41(9). - P. 1185- 1191, DOI: 10.1002/clc.23003.

68. Liu J., et al., Adverse clinical events caused by pacemaker battery depletion: two case reports // BMC cardiovascular disorders. - 2020. - Vol. 20(1):344. - P. 1-5, DOI: 10.1186/s 12872-020-01622-x.

69. Eldridge P.R., Simpson B.A., Gilbart J., The Role of Rechargeable Systems in Neuromodulation // European Neurological Review. - 2011. - Vol. 6(3), P. 187-192, DOI: 10.17925/ENR.2011.06.03.187.

70. Krauss J.K., Lipsman N., Aziz T., et al., Technology of deep brain stimulation: current status and future directions // Nature reviews. Neurology. - 2021. - Vol. 17(2). - P. 75-87, DOI: 10.1038/s41582-020-00426-z.

71. Van Mulders J., et al., Wireless Power Transfer: Systems, Circuits, Standards, and Use Cases // Sensors. - 2022. - Vol. 22(15):5573. - P. 1-52, DOI: 10.3390/s22155573.

72. Zhou Y., Liu C., Huang Y., Wireless Power Transfer for Implanted Medical Application: A Review // Energies. - 2020. - Vol. 13(11):2837. - P. 1-30, DOI: 10.3390/en13112837.

73. Karimi M.J., Schmid A., Dehollain C., Wireless Power and Data Transmission for Implanted Devices via Inductive Links: A Systematic Review // IEEE Sensors Journal. -2021. - Vol. 21(6). - P. 7145-7161, DOI: 10.1109/JSEN.2021.3049918.

74. Aquilina O., A brief history of cardiac pacing // Images in paediatric cardiology. - 2006. - Vol. 8(2). - P. 17-81.

75. Kopell B.H., Machado A., Butson C., Stimulation Technology in Functional Neurosurgery // Textbook of Stereotactic and Functional Neurosurgery. - 2009. - P. 14011425, DOI: 10.1007/978-3-540-69960-6_84.

76. Adrien A.E., et al., The Cochlear Implant: Historical Aspects and Future Prospects // The Anatomical Record. - 2012. - Vol. 295(11). - P. 1967-1980, DOI: 10.1002/ar.22580.

77. Morris R.J., Total Artificial Heart - Concepts and Clinical Use // Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery. - 2008. - Vol. 20. - No. 3. - P. 247-254, DOI: 10.1053/j.semtcvs.2008.08.006.

78. Bleszynski P.A., et al., Current State and Future Perspectives of Energy Sources for Totally Implantable Cardiac Devices // ASAIO Journal. - 2016. - Vol. 62(6). - P. 639-645, DOI: 10.1097/MAT.0000000000000412.

79. Smith P.A., Cohn W.E., Frazier O.H., Chapter 7 - Total artificial hearts // Mechanical Circulatory and Respiratory Support. - 2018. - P. 221-244, DOI: 10.1016/B978-0-12-810491-0.00007-2.

80. Mustafa A.H., Sadik K.G., Haider Q.H., Design and Implementation of Wireless Low-Power Transfer for Medical Implant Devices // IOP Conference Series. Materials Science and Engineering. - 2020. - Vol. 745(1):012087. - P. 1-20, DOI:10.1088/1757-899X/745/1/012087.

81. Basir A., Shah I.A., Yoo H., Sphere-Shaped Receiver Coil for Misalignment-Resilient Wireless Power Transfer Systems for Implantable Devices // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 2022. - Vol. 70. - No. 9. - P. 8368-8378, DOI: 10.1109/TAP.2022.3161268.

82. Mokhalad A., et al., Efficient wireless power transmission to remote the sensor in restenosis coronary artery // Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science. - 2022. - Vol. 25(2). - P. 771-779, DOI: 10.11591/ijeecs.v25.i2.pp771-779.

83. Roy S., et al., Powering Solutions for Biomedical Sensors and Implants Inside the Human Body: A Comprehensive Review on Energy Harvesting Units, Energy Storage, and Wireless Power Transfer Techniques // IEEE Transactions on Power Electronics. - 2022. -Vol. 37. - No. 10. - P. 12237-12263, DOI: 10.1109/TPEL.2022.3164890.

84. Trigui A., et al., Maximizing Data Transmission Rate for Implantable Devices Over a Single Inductive Link: Methodological Review // IEEE Reviews in Biomedical Engineering. - 2019. - Vol. 12. - P. 72-87, DOI: 10.1109/RBME.2018.2873817.

85. Ahire D.B., Gond V.J., Wireless power transfer system for biomedical application: A review // International Conference on Trends in Electronics and Informatics (ICEI). - 2017. - P. 135-140, DOI: 10.1109/ICOEI.2017.8300903.

86. Celentano A., et al., A Wireless Power Transfer System for Biomedical Implants based on an isolated Class-E DC-DC Converter with Power Regulation Capability // IEEE 63rd International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS). - 2020. - P. 190-193, DOI: 10.1109/MWSCAS48704.2020.9184689.

87. Kim J-H., et al., A resonant current-mode wireless power transfer for implantable medical devices: an overview // Biomedical Engineering Letters. - 2022. - Vol. 12(3). - P. 229-238, DOI: 10.1007/s13534-022-00231-1.

88. Wang H., et al., A Linear-Power-Regulated Wireless Power Transfer Method for Decreasing the Heat Dissipation of Fully Implantable Microsystems // Sensors. - 2022. - Vol. 22(22): 8765. - P. 1-15, DOI: 10.3390/s22228765.

89. Zhang Z., Pang H., Georgiadis A., Cecati C., Wireless Power Transfer - An Overview // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2019. - Vol. 66. - No. 2. - P. 1044-1058, DOI: 10.1109/TIE.2018.2835378.

90. Deng Q., et al., Modeling and control of inductive power transfer system supplied by multiphase phase-controlled inverter // IEEE Transactions on Power Electronics. -2019. - Vol. 34. - No. 9. - P. 9303-9315, DOI: 10.1109/TPEL.2018.2886846.

91. Zhu H., Zhang B., Wu L., et al., Output power stabilization for wireless power transfer system employing primary-side-only control // IEEE Access. - 2020. - Vol. 8. - P. 63735-63747, DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2983465.

92. He H., et al., Maximum efficiency tracking for dynamic WPT system based on optimal input voltage matching // IEEE Access. - 2020. - Vol. 8. - P. 215224-215234, DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3041769.

93. Mai R., et al., Inductive power transfer for massive electric bicycles charging based on hybrid topology switching with a single inverter // IEEE Transactions on Power Electronics. - 2017. - Vol. 32. - No. 8. - P. 5897-5906, DOI: 10.1109/TPEL.2017.2654360.

94. Deng Q., et al., An inductive power transfer system supplied by a multiphase parallel inverter // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2017. - Vol. 64. - No. 9. - P. 7039-7048, DOI: 10.1109/TIE.2017.2686351.

95. Yellappa P., Krithikaa M., Jae H.S., Jun R.C., Wireless power transfer analysis of circular and spherical coils under misalignment conditions for biomedical implants // Biosensors and Bioelectronics. - 2019. - Vol. 141(111283). - P. 1-8, DOI: 10.1016/j.bios.2019.04.051.

96. Hattori F., et al., Frequency doubler gate drive circuit suitable for high-frequency applications // IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics. - 2022. -Vol. 10. - No. 1. - P. 617-631, DOI: 10.1109/JESTPE.2021.3089506.

97. Qian J., Brüning G., 2.65 MHz high efficiency soft-switching power amplifier system // 30th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference. - 1999. - Vol. 1. - P. 370-375, DOI: 10.1109/PESC.1999.789030.

98. Yamashita Y., et al., A 5-GHz fully integrated CMOS class-E power amplifier using self-biasing technique with cascaded class-D drivers // 2012 IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integration Technology (RFIT). - 2012. - P. 237-239, DOI: 10.1109/RFIT.2012.6401672.

99. Tatsuta T., Ishitani Y., Suetsugu T., Gate power loss of class E amplifier with rectangular wave gate drive // TENCON 2010-2010 IEEE Region 10 Conference. - 2010. - P. 1784-1787, DOI: 10.1109/TENCON.2010.5686054.

100. Garcia J., et al., Self-powering high frequency modulated SiC power MOSFET isolated gate driver // IEEE Transactions on Industry Applications. - 2019. - Vol. 55. - No. 4.

- P. 3967-3977, DOI: 10.1109/TIA.2019.2910789.

101. Davis S., Power MOSFET gate drivers // Electronic Design, ED Online. - 2004.

- No. 8415. - P. 1-2.

102. Jung H.C., Krzysztof I., High-speed and lower power technologies // Electronics and Photonics. - 2019. - P. 376, DOI: 10.1201/9781351242295.

103. Kaitwade N., Power Amplifiers Market // Industrial Automation. - 2023. - P.

250.

104. Хоровиц П., Хилл У., Искусство схемотехники // Просвещение/Бином, Издание 7. - Москва. - 2014. - С. 704.

105. Сурков О.А., Классы усилителей мощности. Усилители классов А, В, АВ, С // Молодой ученый. — 2017. — № 17 (151). — С. 82-86.

106. Cordell B., Designing audio power amplifiers // McGraw-Hill/TAB Electronics, 1st edition. - 2011. - P. 640.

107. Cripps S.C., RF power amplifiers for wireless communications //Artech House Publishers, 2nd Revised edition. - 2006. - P. 472.

108. Self D., Audio power amplifier design // Routledge, 6th edition. - 2013. - P. 718.

109. Malvino A.P., Bates D., Electronic Principles // McGraw Hill, 8th edition. -2015. - P. 1120.

110. Walling J.S., Allstot D.J., Pulse-width modulated CMOS power amplifiers // IEEE Microwave Magazine. - 2011. - Vol. 12. - No. 1. - P. 52-60, DOI: 10.1109/MMM.2010.939304.

111. Steer M., Microwave and RF design: amplifiers and oscillators // NC State University. - 2019. - P. 237, DOI: 10.5149/9781469656915_Steer.

112. El-Hamamsy S.A., Design of high-frequency RF Class D power amplifier // IEEE Transactions on Power Electronics. - 1994. - Vol. 9. - No. 3. - P. 297-308, DOI: 10.1109/63.311263.

113. Kubowicz R., Class-E Power Amplifier // Graduate Department of Electrical and Computer Engineering. University of Toronto. - 2000. - P. 97.

114. Kutty K., Class-e cascode power amplifier analysis and design for long term reliability // Electrical and Electronics Commons, University of Central Florida. - 2010. - P. 64.

115. Dhawyani M., et al., Improvement in the efficiency of class-E power amplifier for RF // 5th International Multi-Conference on Systems, Signals and Devices. - 2008. - P. 15, DOI: 10.1109/SSD.2008.4632864.

116. Silay K.M., Dehollain C., Declercq M., Inductive power link for a wireless cortical implant with two-body packaging // IEEE Sensors Journal. - 2011. - Vol. 11(11). - P. 2825-2833, DOI: 10.1109/JSEN.2011.2170676.

117. Van der Heijden M.P., Acar M., Maroldt S., A package-integrated 50W high-efficiency RF CMOS-GaN class-E power amplifier // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest (MTT). - 2013. - P. 1-3, DOI: 10.1109/MWSYM.2013.6697347.

118. Yogi H. et al., Design of 6.78 MHz SiC MOSFET class-E inverter with a class-® high-speed driver // IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). - 2019. - P. 375-379, DOI: 10.1109/ECCE.2019.8912609.

119. Singh J., et al., Design of Ultra-Low-Power CMOS Class E Power Amplifier // Proceedings of the International Conference on Microelectronics, Computing & Communication Systems. - 2018. - Vol. 453. - P. 317-326, DOI: 10.1007/978-981-10-5565-2_28.

120. Ibrahim1 D., Jabbar1 R.A., Ezalden Z., Abdullah A., Design of Class E Power Amplifier for Wireless Communication // 1st International Multi-Disciplinary Conference

Theme: Sustainable Development and Smart Planning. - 2020. - P. 1-11, DOI: 10.4108/eai.28-6-2020.2297907.

121. Ture K., Kilinc E.G., Dehollain C., A low power on-chip class-E power amplifier for remotely powered implantable sensor systems // Bio-MEMS and Medical Microdevices II. - 2015. - Vol. 9518. - P. 951805-1 - 951805-7, DOI: 10.1117/12.2178632.

122. Li K.W., Leung K.N., A class-E power amplifier for wireless biomedical systems // Analog Integrated Circuits and Signal Processing. - 2013. - Vol. 75. - P. 525-529, DOI: 10.1007/s10470-013-0061-7.

123. Mazzanti A., Larcher L., Brama R., Svelto F., Analysis of reliability and power efficiency in cascode class-E Pas // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2006. - Vol. 41. -No. 5. - P. 1222-1229, DOI: 10.1109/JSSC.2006.872734.

124. Peftitsis D., Rabkowski J., Gate and base drivers for silicon carbide power transistors: An overview // IEEE Transactions on Power Electronics. - 2015. - Vol. 31. - No. 10. - P. 7194-7213, DOI: 10.1109/TPEL.2015.2510425.

125. Sun B., Zhang Z., Andersen M.A.E., A comparison review of the resonant gate driver in the silicon MOSFET and the GaN transistor application // IEEE Transactions on Industry Applications. - 2019. - Vol. 55. - No. 6. - P. 7776-7786, DOI: 10.1109/TIA.2019.2914193.

126. Ali S.H., et al., A simple plug-in circuit for IGBT gate drivers to monitor device aging: Toward smart gate drivers // IEEE Power Electronics Magazine. - 2018. - Vol. 5(3). -P. 45-55, DOI: 10.1109/MPEL.2018.2849653.

127. Crebier J.C., et al., Implementation and operational investigations of bipolar gate drivers // Twenty-Fifth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). - 2010. - P. 248-255, DOI: 10.1109/APEC.2010.5433664.

128. Ortega-Gonzalez F.J., High efficiency power amplifier driving methods and circuits: Part I // Microwave Journal. - 2004. - Vol. 47 (4). - P. 22-38.

129. Ortega-Gonzalez F.J., High efficiency power amplifier driving methods and circuits: Part II // Microwave Journal. - 2004. - Vol. 47 (5). - P. 194-209.

130. Xu J., Tong. Z., Juan R.-D., 1 kW MHz wideband class E power amplifier // IEEE Open Journal of Power Electronics. - 2022. - Vol. 3. - P. 84-92, DOI: 10.1109/œMPEL52922.2021.9645990.

131. Bocan, K.N., Sejdi'c, E., Adaptive transcutaneous power transfer to implantable devices: a state of the art review // Sensors. - 2015. - Vol. 16(3):393. - P. 1-23, DOI: 10.3390/s16030393.

132. Wang Y. et al., A single-stage single-switch LED driver based on the integrated SEPIC circuit and class-E converter // IEEE Transactions on Power Electronics. - 2016. - Vol. 31(8). - P. 5814-5824, DOI: 10.1109/TPEL.2015.2489464.

133. Andersen T. M. et al., A VHF class E DC-DC converter with self-oscillating gate driver // Twenty-Sixth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). - 2011. - P. 885-891, DOI: 10.1109/APEC.2011.5744699.

134. Shu Z. et al., A single-switch LED driver based on Class-E converter with digital control // 11th IEEE International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG). -2017. - P. 157-162, DOI: 10.1109/CPE.2017.7915162.

135. Schormans M., Valente V., Demosthenous A., Frequency splitting analysis and compensation method for inductive wireless powering of implantable biosensors // Sensors. -2016. - Vol. 16(8):1229, DOI: 10.3390/s16081229.

136. Wireless power transmission using technologies other than radio frequency beam in the 19 - 21 kHz, 59 - 61 kHz, 79 - 90 kHz, 100 - 300 kHz, 6 765 - 6 795 kHz ranges // Harmonised Standard covering the essential requirements of article 3.2 of Directive 2014/53/EU. - ETSI EN 303 417 V1.1.0 (2016-12).

137. Waters B.H., Sample A.P., Smith J.R., Adaptive impedance matching for magnetically coupled resonators // PIERS Proceedings. - 2012. - P. 694-701.

138. Kilinc E.G., Dehollain C., Maloberti F., Remote powering and data communication for implanted biomedical systems // Springer, Analog Circuits and Signal Processing. - 2016. - Vol. 131. - P. 152, DOI: 10.1007/978-3-319-21179-4.

139. Narayanamoorthi R., Vimala J.A., Bharatiraja C., et al., Class E Power Amplifier Design and Optimization for the Capacitive Coupled Wireless Power Transfer System in Biomedical Implants // Energies. - 2017. - Vol. 10(9):1409. - P. 1-20, DOI: 10.3390/en10091409.

140. Румянцев И.А., Коротков А.С., Методика расчета микроэлектронного усилителя мощности класса E с учетом паразитных параметров элементов // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического

университета, Информатика, телекоммуникации и управление. - 2011. - № 2(120). - C. 56-62.

141. Surkov O.A., Danilov A.A., Mindubaev E.A., An algorithm for designing AC generators for inductive powering systems of batteryless implants // Biomedical Engineering. -2019. - Vol. 52. - No. 5. - P. 331-334, DOI: 10.1007/s10527-019-09841-z.

142. Liu H., Shao Q., Fang X., Modeling and optimization of class-E amplifier at subnominal condition in a wireless power transfer system for biomedical implants // IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems. - 2017. - Vol. 11(1). - P. 35-43, DOI: 10.1109/TBCAS.2016.2538320.

143. Chen P., He S., Investigation of inverse class-E power amplifier at sub-nominal condition for any duty ratio // IEEE Transactions on Circuits and Systems. - 2015. - Vol. 62(4). - P. 1015-1024, DOI: 10.1109/TCSI.2015.2390557.

144. Hayati M., Lotfi A., Kazimierczuk M.K., Sekiya H., Modeling and analysis of class-E amplifier with a shunt inductor at sub-nominal operation for any duty ratio // IEEE Transactions on Circuits and Systems. - 2014. - Vol. 61(4). - P. 987-1000, DOI: 10.1109/TCSI.2013.2283692.

145. Крыжановский В.Г., Рудянова А.Н., Чернов Д.В. Методика расчета и исследование усилителя класса Е // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2001. - № 4-5. - C. 11-15.

146. Hayati M., Lotfi A., Kazimierczuk M.K., Sekiya H., Performance study of classE power amplifier with a shunt inductor at subnominal condition // IEEE Transactions on Power Electronics. - 2013. - Vol. 28(8). - P. 3834-3844, DOI: 10.1109/TPEL.2012.2227814.

147. Suetsugu T., Kazimierczuk M.K., Design procedure of class-E amplifier for offnominal operation at 50% duty ratio // IEEE Transactions on Circuits and Systems. - 2006. -Vol. 53(7). - P. 1468-1476, DOI: 10.1109/TCSI.2006.875181.

148. El-Desouki M.M., Hynynen K., Driving circuitry for focused ultrasound noninvasive surgery and drug delivery applications // Sensors. - 2011. - Vol. 11(1). - P. 539556, DOI: 10.3390/s110100539.

149. Gao Y., Ginart A., Farley K.B., Tse Z.T.H., Misalignment effect on efficiency of wireless power transfer for electric vehicles // IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). - 2016. - P. 3526-3528, DOI: 10.1109/APEC.2016.7468375.

150. Chen Q., Wong S.C., Tse C.K., Ruan X., Analysis, design, and control of a transcutaneous power regulator for artificial hearts // IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems. - 2009. - Vol. 3 (1). - P. 23-31, DOI: 10.1109/TBCAS.2008.2006492.

151. Гуров К.О., Разработка и конструирование автоматизированного стенда для позиционирования катушечной пары // Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика -2017». - 2017. - С. 224.

152. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Gurov K.O., Multifactorial rig for study of inductive powering systems with arbitrary orientation of the coils // IEEE Wireless Power Transfer Conference (WPTC). - 2019. - P. 355-360.

153. Гуров К.О., Аппаратно-программный комплекс для тестирования систем беспроводной передачи энергии // Наноиндустрия. - 2023. - Т. 16. - № S9-1 (119). - С. 97-102.

154. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Gurov K.O., Multifactorial rig for research of inductive powering systems with arbitrary orientation of the coils // AIP Conference Proceedings. - 2019. - Vol. 2140(1). - P. 020015-1 - 020015-4.

155. Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Селищев С.В., Сурков О.А., Экспериментальное определение предельно допустимых смещений катушек в адаптивных системах чрескожной передачи энергии // Медицинская техника. - №6. -2017. - С. 40-43.

156. Гуров К.О., Программа для позиционирования передающей и принимающей катушек индуктивности в лабораторном комплексе для тестирования систем беспроводной передачи энергии // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022619239 (от 19.05.2022).

157. Гуров К.О., Данилов А.А., Миндубаев Э.А., Программный модуль для управления электронной нагрузкой посредством единой виртуальной панели в лабораторном комплексе для исследования систем беспроводной передачи энергии // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022662537 (от 05.07.2022).

158. Гуров К.О., Данилов А.А., Миндубаев Э.А., Программный модуль для управления генератором сигналов произвольной формы посредством единой виртуальной панели в лабораторном комплексе для исследования систем беспроводной

передачи энергии // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022662536 (от 05.07.2022).

159. Гуров К.О., Данилов А.А., Миндубаев Э.А., Программный модуль для считывания данных и управления осциллографом посредством единой виртуальной панели в лабораторном комплексе для исследования систем беспроводной передачи энергии // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022662538 (от 05.07.2022).

160. Фил К., Шихов С., Конформные покрытия для жестких условий эксплуатации // Технологии в электронной промышленности. - 2020. - № 120. - C. 2632.

161. Seok S., Polymer-Based Biocompatible Packaging for Implantable Devices: Packaging Method, Materials, and Reliability Simulation // Micromachines. - 2021. - Vol. 12(9):1020. - P. 1-15, DOI: 10.3390/mi12091020.

162. Jeong J., et al., Conformal Hermetic Sealing of Wireless Microelectronic Implantable Chiplets by Multilayered Atomic Layer Deposition (ALD) // Advanced functional materials. - 2019. - Vol. 29(5):1806440. - P. 1-10, DOI: 10.1002/adfm.201806440.

163. Skoet R., Tollund C., Bloch-Thomsen P.E., Epoxy Contact Dermatitis due to Pacemaker Compounds // Cardiology. - 2003. - Vol. 99 (2). - P. 112, DOI: 10.1159/000069721.

164. Implanted Transmitters and Body Fluid Permeability // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. - 1965. - Vol. BME-12. - No. 3 and 4. - P. 198-199, DOI: 10.1109/TBME.1965.4502381.

165. Baj-Rossi C., et al., Fabrication and packaging of a fully implantable biosensor array // IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference. - 2013. - P. 166-169, DOI: 10.1109/BioCAS.2013.6679665.

166. Joung Y-H., Development of implantable medical devices: from an engineering perspective // International neurourology journal. - 2013. - Vol. 17(3). - P. 98-106, DOI: 10.5213/inj.2013.17.3.98.

167. Stieglitz T., Implantable Device Fabrication and Packaging // Handbook of Neuroengineering. - 2021. - P. 1-49, DOI: 10.1007/978-981-15-2848-4_102-1.

168. Имплантаты для хирургии. Активные имплантируемые медицинские изделия Часть 1 Общие требования к безопасности, маркировке и информации, предоставляемой изготовителем // ГОСТР ИСО 14708- 1 - 2012.

169. Имплантаты для хирургии. Активные имплантируемые медицинские изделия Часть 3 Имплантируемые нейростимуляторы // ГОСТР ИСО 14708-3 - 2016.

170. Имплантаты для хирургии. Активные имплантируемые медицинские изделия Часть 4 Имплантируемые инфузионные насосы // ГОСТР ИСО 14708-4 - 2016.

171. Имплантаты для хирургии. Активные имплантируемые медицинские изделия Часть 7 Частные требования к системам кохлеарной имплантации // ГОСТР ИСО 14708-7 - 2016.

172. Hench L.L., Bioceramics // Journal of the American Ceramic Society. - 1998. -Vol. 81 (7). - P. 1705-1728, DOI: 10.1111/j.1151-2916.1998.tb02540.x.

173. Suchanek W., Yashimura M., Processing and properties of hydroxyapatite-based biomaterials for use as hard tissue replacement implants // Journal of Materials Research. -1998. - Vol. 13 (1). - P. 94-117, DOI: 10.1557/JMR.1998.0015.

174. Mark J.E., Physical properties of polymers // New York: Springer. - 2007. - P.

1063.

175. Тихоновский М.А., Шепелев А.Г., Кутний К.В., Немашкало О.В., Биоматериалы: анализ современных тенденций развития на основе данных об информационных потоках // Вопросы атомной науки и техники. - 2008. - № 1(17). - C. 166 - 172.

176. Билибин А.Ю., Функциональные свойства полимеров // Учебное пособие, Издательство Санкт-Петербургского университета. - 1998. - С. 136.

177. Литвиненко В.Н., Материалы лекции по дисциплине «Материаловедение и биосовместимые материалы» // Биомедицинская инженерия и электроника. - 2015. - № 3(10). - С. 7.

178. Gurov K.O., Danilov A.A., Mindubaev E.A., Ryabchenko E.V., Surkov O.A., The Assembly's Sheath For Inductive Powering Of Artificial Organs // The International Journal of Artificial Organs. - Vol. 42(8). - 2019. - P. 428.

179. Gurov K.O., Study of a class E power amplifier tuning effect on output power and efficiency of an inductive wireless power transfer system // IEEE Conference of Russian

Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). - 2021. - P. - 2803 -2807.

180. Аубакиров Р.Р., Гуров К.О., Данилов А.А., Алгоритм проектирования LC-контуров с параллельной компенсацией в приёмном контуре для систем индуктивного питания // Известия ВУЗов. Электроника. - T. 29. - №3. - 2024. - С. 319-330.

181. Аубакиров Р.Р., Данилов А.А., Миндубаев Э.А., Гуров К.О., Программный модуль расчета взаимной индуктивности антенн, представленных в виде катушек индуктивности, при их осевых, боковых, угловых и вращательных смещениях // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018615252 (от 03.05.2018).

182. Данилов А.А., Миндубаев Э.А., Гуров К.О., Программный модуль для расчета взаимной и собственной индуктивностей передающей и принимающей антенн спиральной формы // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019610824 (от 18.01.2019).

183. Данилов А.А., Миндубаев Э.А., Гуров К.О., Программный модуль для определения оптимальной электрической нагрузки системы беспроводной индуктивной передачи энергии с учётом способа компенсации реактивной мощности в принимающей части системы // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020610109 (от 10.01.2020).

184. Gurov K.O., Mindubaev E.A., Geometry influence on the coils mutual inductance in the transcutaneous energy transfer system // IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). - 2018. - P. 1894-1896.

185. Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Данилов А.А., Повышение мощностных характеристик усилителей класса E на основе анализа осциллограммы тока стока транзистора // Электротехника. - №12. - 2021. - С. 43-48.

186. Васильев А.В., Козырев В.Б., Ключевые усилители мощности классов Е и Е инверсный // Радиотехника и Электроника. - 2012. - Т. 57. - № 7. - С. 790-795.

187. Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Проектирование усилителя мощности класса Е для систем силовой электроники // Наноиндустрия. - 2020. - Т. 13. - № S5-1 (102). - С. 190-196.

188. Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Проектирование усилителя мощности класса Е для систем силовой электроники // Наноиндустрия. - 2020. - Т. 13. - № S4 (99). - С. 161-162.

189. Гуров К.О., Влияние индуктивности встроенного LC-контура в усилитель мощности класса E на выходные характеристики схемы // Сборник статей по результатам конференции «Микроэлектроника и информатика - 2021». - 2021. - С. 2430.

190. Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Настройка и регулировка усилителя мощности класса Е в системе беспроводной передачи энергии // Наноиндустрия. - 2021. - Т. 14. -№ S7 (107). - С. 170-171.

191. Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Данилов А.А., Достижение стабильной выходной мощности и эффективности усилителя мощности класса E при изменении собственной индуктивности частотного фильтра и сопротивления нагрузки // Известия ВУЗов. Электроника. - T. 27. - №6. - 2022. - С. 753-762.

192. Gurov K.O., Mindubaev E.A., Danilov A.A., Achieving stable output power and efficiency of a class E power amplifier while changing the self-inductance of the frequency filter and the load resistance // Russian Microelectronics. - Vol. 52. - No. 7. - 2023. - P. 677681.

193. Селютина Е.В., Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Данилов А.А., Влияние сопротивления нагрузки и коэффициента связи катушек на устойчивость системы чрескожной индуктивной передачи энергии с ёмкостной подстройкой // Медицинская техника. - №3. - 2021. - С. 22-24.

194. Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Данилов А.А., Селютина Е.В., Устройство беспроводной передачи энергии с высокой устойчивостью к смещениям катушек индуктивности для питания имплантированных медицинских приборов // Всероссийская научно-техническая конференция "Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем" (МЭС). Сборник трудов. - №2. - 2022. - С. 40-46.

195. Селютина Е.В., Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Данилов А.А., Оптимизация усилителя мощности класса Е в передатчике системы индуктивной передачи энергии // Всероссийская научно-техническая конференция "Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем" (МЭС). Сборник трудов. - №3. - 2022. - С. 183-189.

196. Селютина Е.В., Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Влияние рабочей частоты на выходные характеристики системы чрескожной беспроводной передачи энергии на основе усилителя мощности класса Е с емкостной подстройкой // Медицинская техника. - №2. - 2021. - С. 18-20.

197. Данилов А.А., Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Селютина Е.В., Беспалов В.А., Устройство для чрескожной передачи энергии с помощью индуктивной связи // Патент на изобретение RU2752139C1 (от 23.07.2021).

198. Данилов А.А., Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Устройство для индуктивной передачи энергии к имплантируемым медицинским приборам // Патент на изобретение RU2780941C1 (от 04.10.2022).

199. Данилов А.А., Миндубаев Э.А., Гуров К.О., Рябченко Е.В., Моделирование нагрева окружающих тканей устройством беспроводного питания безаккумуляторных имплантатов // Медицинская техника. - №4. - 2018. - С. 36-38.

200. Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Данилов А.А., Нестеренко И.В., Программный модуль для контроля значения температуры внешней и имплантированной частей системы беспроводной передачи энергии к медицинским устройствам // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022668469 (от 06.10.2022).

201. Селютина Е.В., Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Данилов А.А., Влияние паразитных компонентов и нагрева конденсаторов на адаптивную подстройку усилителя мощности в системе индуктивного питания медицинских имплантатов // Известия ВУЗов. Электроника. - T. 29. - №1. - 2024. - С. 108-117.

202. Гуров К.О., Данилов А.А., Миндубаев Э.А., Селютина Е.В., Устройство для чрескожного энергообеспечения имплантируемых медицинских приборов // Патент на полезную модель RU224830U1 (от 05.04.2024).

203. Миндубаев Э.А., Гуров К.О., Элементная база для создания высокоэффективных систем беспроводной передачи энергии // Наноиндустрия. - 2023. -Т. 16. - № S9-1 (119). - С. 75-78.

204. Дьяконов М.Н., Карабанов В.И., Присняков В.И. и др., Справочник по электрическим конденсаторам // Радио и связь, под общей редакцией Четверткова И.И. и Смирнова В.Ф. - Москва. - 1983. - С. 576.

205. Гусев В.Г., Гусев Ю.М., Электроника и микропроцессорная техника: учебник для вузов // КноРус, Издание 6. - Москва. - 2024. - С. 800.

206. Данилов А.А., Миндубаев Э.А., Гуров К.О., Аубакиров Р.Р., Рябченко Е.В., Селищев С.В., Устройство для беспроводного питания безаккумуляторных имплантатов при помощи индуктивной связи // Медицинская техника. - №5. - 2019. - С. 8-10.

207. Морозов А.В., Миндубаев Э.А., Данилов А.А., Гуров К.О., Нестеренко И.В., Программный модуль для определения радиуса внутренних витков катушки индуктивности на основе алгоритма «крутого восхождения к вершине холма» // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023664736 (от 06.07.2023).

208. Морозов А.В., Миндубаев Э.А., Данилов А.А., Гуров К.О., Нестеренко И.В., Программный модуль определения радиуса внутренних витков катушки индуктивности на основе алгоритма «восхождения к вершине холма со случайной мутацией» // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023664659 (от 06.07.2023).

209. Mindubaev E.A., Gurov K.O., Selishchev S.V., Danilov A.A., Design Principles for Maximization of an Inductive Power Transfer System Inherent Tolerance to the Coils Misalignment // IEEE Access. - Vol. 11. - 2023. - P. 105706-105717.

210. Danilov A.A., Aubakirov R.R., Mindubaev E.A., Gurov K.O., Telyshev D.V., Selishchev S.V., An Algorithm for the Computer Aided Design of Coil Couple for a Misalignment Tolerant Biomedical Inductive Powering Unit // IEEE Access. - Vol. 7(1). -2019. - P. 70755-70769.

211. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Aubakirov R.R., Gurov K.O., Surkov O.A., Selishchev S.V., Strategy for Design of Misalignment Tolerant Inductive Powering System for Medical Implants // IEEE PELS Workshop On Emerging Technologies: Wireless Power Transfer (WOW). - 2019. - P. 111-115.

212. Гуров К.О., Разработка источника питания для энергообеспечения имплантируемых медицинских приборов на основе системы индуктивной беспроводной передачи энергии // Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2023». - 2023. - С. 72.

213. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Gurov K.O., Aubakirov R.R., Ryabchenko E.V., Selyutina E.V., Selishchev S.V., General Design Strategy For Inductive Powering Units For Artificial Organs // The International Journal of Artificial Organs. - Vol. 43(8). - 2020. - P. 548.

214. Liu Y., Liang J., Equivalent impedance analysis and compensation of full-wave bridge rectifier under high-frequency operation with extended impedance method // IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). - 2021. - P. 1-5, DOI: 10.1109/ISCAS51556.2021.9401406.

215. Mindubaev E.A., Gurov K.O., Danilov A.A., Design Of Inductive Wireless Power Transfer System For Implantable Medical Devices // The International Journal of Artificial Organs. - Vol. 43(8). - 2020. - P. 547.

216. Gurov K.O., Mindubaev E.A., Danilov A.A., In vivo Study of the Device for Wireless Powering of Implants with Power Consumption of 0.5 W // The International Journal of Artificial Organs. - Vol. 44(9). - 2021. - P. 630.

217. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Gurov K.O., Aubakirov R.R., Ryabchenko E.V., Selyutina E.V., General methodology for design of wireless powering systems for artificial organs // The International Journal of Artificial Organs. - Vol. 44(9). - 2021. - P. 634.

218. Gurov K.O., Selishchev S.V., Effect of the Biological Tissue on the Performance of the Inductive Powering Unit for Battery-less Implants // IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). - 2020. - P. 25832586.

219. Danilov A.A., Mindubaev E.A., Gurov K.O., Aubakirov R.R., Surkov O.A., Ryabchenko E.V., Selishchev S.V., Wireless powering of artificial organs: overcoming challenges // The International Journal of Artificial Organs. - Vol. 42(8). - 2019. - P. 411.

220. Mindubaev E.A., Danilov A.A., Gurov K.O., Surkov O.A., Selishchev S.V., Increase In Spatial Freedom Of Couplers Orientation In Inductive Powering Unit For Implantable Medical Devices // The International Journal of Artificial Organs. - Vol. 42(8). -2019. - P. 411.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БПЭ - беспроводная передача энергии

ИМП - имплантируемый медицинский прибор

ХЭП - химический элемент питания

ИКД - имплантируемый кардиовертер-дефибриллятор

СВК - система вспомогательного кровообращения

ИПЭ - индуктивная передача энергии

УМ - усилитель мощности

ШИМ - широтно-импульсная модуляция

ЭЛК - экспериментальный лабораторный комплекс

ТКЕ - тепловой коэффициент ёмкости

ПерЧЭО - передающая часть экспериментального образца

ПриЧЭО - принимающая часть экспериментального образца

ПРИЛОЖЕНИЕ I. ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ RU2780941C1 (ОТ 04.10.2022), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДУКТИВНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ К ИМПЛАНТИРУЕМЫМ МЕДИЦИНСКИМ ПРИБОРАМ

ПРИЛОЖЕНИЕ II. ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ RU2752139C1 (ОТ 23.07.2021), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧРЕСКОЖНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ С ПОМОЩЬЮ ИНДУКТИВНОЙ СВЯЗИ

ПРИЛОЖЕНИЕ III. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ

1. Акт об использовании результатов диссертационной работы при выполнении научных проектов.

УТВЕРЖДАЮ по Работе миэт'

д.т.н., профессор _ С.А. Гаврилов

«й£» Оиуш^х 2024 года

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Гурова Константина Олеговича «Исследование схемотехнических основ и проектирование усилителя мощности класса Е для систем индуктивной передачи энергии»

Настоящим подтверждается, что результаты диссертационной работы Гурова К.О. «Исследование схемотехнических основ и проектирование усилителя мощности класса Е для систем индуктивной передачи энергии» использовались при выполнении следующих проектов:

- ПНИЭР «Разработка экспериментального образца устройства для бесконтактного питания безаккумуляторных имплантатов» (Соглашение № 14.579.21.0144 от 26.09.2017, 2017-2019 гг.);

- НИР «Разработка методов и средств построения адаптивных систем беспроводного энергообеспечения персонифицированных имплантируемых медицинских приборов» (Государственное задание № 12.2339.2017/ПЧ, идентификатор № 12.2339.2017/4.6; 2017-2019 гг.);

- НИР «Исследование и разработка имплантируемых электронных систем для персонального мониторинга и регуляции состояния системы кровообращения» (Государственное задание № 075-03-2020-216 от 27.12.2019г., 2020-2023 гг.);

- Проект «Микроэлектронные технологии формирования мультимасштабных имплантируемых нейроинтерфейсов живых - технических систем для управления передачей болевых сигналов в мозг» (Соглашение № 075-15-2024-555 от 25.04.2024 г.; 2024-2026).

Директор Института БМС,

д.ф-м.н., профессор

2. Акт об использовании в учебном процессе Национального исследовательского университета «МИЭТ» результатов диссертационной работы.

УТВЕРЖДАЮ „ Проректор по учебной работе МИЭТ,

к.т.н., доцент

А.Г. Балашов

2024 года

АКТ

об использовании в учебном процессе Национального исследовательского университета «МИЭТ» результатов диссертационной работы Гурова Константина Олеговича «Исследование схемотехнических основ и проектирование усилителя мощности класса Е для систем индуктивной передачи энергии»

Настоящим подтверждается, что результаты диссертационной работы Гурова К.О. «Исследование схемотехнических основ и проектирование усилителя мощности класса Е для систем индуктивной передачи энергии» использовались в учебном процессе МИЭТ по дисциплине «Беспроводная передача энергии и информации в биологических средах» для студентов, обучающихся по направлению подготовки 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии», направленность (профиль) «Биомедицинские электронные и компьютерные системы», а также по дисциплине «Персонализированные биомедицинские системы» для студентов, обучающихся по направлению подготовки 12.04.04 «Биотехнические системы и технологии», программа «Персонализированные, носимые и имплантируемые биомедицинские системы».

Директор Института БМС,

д.ф-м.н., профессор