مدل سازی و شبیه سازی های حرارتی و الکترومغناطیسی برای یک پروتز شبکیه قابل کاشت در چشم

امروزه، استفاده از ریزسیستم های قابل کاشت در بدن رو به افزایش است، یکی از چالش های مهمی که در این زمینه با آن مواجهیم، افزایش حرارت بطور موضعی در بافت بدن شخصی است که ریز سیستم در آن کاشته شده است، بطوریکه این افزایش حرارت منجر به صدمه زدن به بافت می شود. هدف این پروژه بررسی تاثیر حرارت و امواج الکترومغناطیسی ناشی از پروتز شبکیه بر روی بافت اطراف آن است، در این تحقیق افزایش دما و نرخ جذب ویژه به طور موضعی در بافت ناشی از ساختار پروتز شبکیه در انتقال توان و داده، به دو روش لینک القایی و لینک خازنی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور این بررسی به روش القایی، مدلی از لایه های چشم (مانند قرنیه، صلبیه، عنبیه و غیره) که بکمک نرم افزار cad ایجاد شده، مورد استفاده قرار گرفته است و برای شبیه سازی و تجزیه و تحلیل اثرات حرارتی و الکترومغناطیسی پروتز شبکیه از نرم افزارهای comsol ، hfss ، maxwell و simplorer استفاده شده است. تجزیه و تحلیل حرارتی انجام شده در این پروژه نشان می دهد که مصرف توان 3.31 میلی وات حداکثر مقدار مجازی است که بر اساس استاندارد برای ریز سیستم کاشته شده در چشم با ابعاد mm34 x 4 x 5.0 می توان اعمال کرد. همچنین، نشان داده شده که با افزایش سطح ریزسیستم، افزایش دما (به دلیل انتقال حرارت بهتر) کمتر می شود. تجزیه و تحلیل الکترومغناطیسی نشان می دهد که حداکثر بازده سیم پیچ مدار چاپی حلزونی دولایه (طراحی شده در آزمایشگاه مدارها و سیستم های مجتمع (icas)) در مدل چشم 58.16 ? است. نرخ جذب ویژه برای مدل بافت های چشم در معرض میدان الکترومغناطیسی ناشی از این نوع سیم پیچ، بیشتر از حد استاندارد برای بافت است، بنابراین قرار دادن این نوع سیم پیچ در مقابل چشم توصیه نمی شود. در روشی دیگر، تاثیر میدان الکتریکی بر روی بافت ناشی از انتقال توان و داده، به روش خازنی در ناحیه ی شقیقه ی سر مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که بهترین بازده نزدیک به 90 درصد در کمترین فاصله بین صفحات مقابل خازن (با وجود تنها لایه ی پوست به قطر 8.2 میلیمتر) است. بدین منظور، بر لایه پوست که به عنوان دی الکتریک بین صفحات خازن قرار گرفته، بررسی های حرارتی انجام شد و مشخص شد که برای داشتن بیشترین فرکانس به مقدار10 مگاهرتز و با رعایت حد استاندارد بافت، حداکثر ولتاژ مجاز قابل اعمال توسط بخش فرستنده (یک قله) 1 ولت است. برای اعمال ولتاژ بیشتر به مقدار4 ولت فرکانس باید به 5 مگا هرتز کاهش یابد. از نظر ابعاد و فاصله ی بین جوشن ها ی مجاور، مشاهده شد که هرچه ابعاد بزرگتر (مثلا ابعاد 7 میلیمتر نسبت به ابعاد 5 میلیمتر) و فاصله ی بین جوشن های مجاور بیشتر باشد (فاصله ی 12 میلیمتر نسبت به 5.8 میلیمتر)، بازده بیشتر و میزان حرارت در بافت و تداخل میدان های الکتریکی کمتر می شود، همچنین، میدان الکتریکی یکنواخت تری مشاهده می شود.