Parametrische RF-Elektromagnetismus Analyse in Ansys Maxwell
Branche: MedizintechnikFachgebiet: ElektromagnetikDie Sensimed AG hat einen einzigartigen, nicht-invasiven Sensor entwickelt, welcher in eine Kontaktlinse eingebettet ist. Dieser dient der Datenerfassung für eine gezielte Glaukom-Therapie. Das Consulting-Team von CADFEM überprüfte den Einfluss unterschiedlichste Parameter auf die Datenübertragung.
Zusammenfassung
Aufgabe
Bei der Entwicklung einer neuen Kontaktlinse mit Dehnungsmessstreifen zur kontinuierlichen Überwachung von Schwankungen des Augeninnendrucks musste die Effizienz der drahtlosen Kopplung zwischen Linsensensor und Antenne (die um die Iris gelegt wird) als Funktion der Augenposition berechnet werden. Darüber hinaus war der Einfluss der geometrischen Abmessungen der Antenne auf die Ersatzschaltbildparameter von Interesse, für die Abstimmung des Resonanzsystems im MHz-Bereich.
Lösung
Die Berechnungen wurden als parametrische Studien in ANSYS® Maxwell™ durchgeführt. Alle erforderlichen RLC- und Kopplungsparameter wurden als Funktion von Eingangsparametern wie Augenposition und Antennenabmessungen berechnet.
Kundennutzen
Der Sensimed AG gelang durch die Simulationsstudie ein weitestgehend optimales Design für die experimentelle Validierung und den Serienstart ohne umfangreiche iterative Prototypenerstellung. Außerdem wurden tiefere Kenntnisse über den Einfluss geometrischer Abmessungen auf die Schwingkreisabstimmung gewonnen.
Die Sensimed AG entwickelt integrierte Mikrosysteme für medizinische Geräte. Bei der Entwicklung einer neuen Kontaktlinse mit Dehnungsmessstreifen zur kontinuierlichen Überwachung von Schwankungen des Augeninnendrucks musste die Effizienz der drahtlosen Kopplung zwischen Linsensensor und Antenne (die um die Iris gelegt wird) als Funktion der Augenposition berechnet werden. Darüber hinaus musste der Einfluss der geometrischen Abmessungen der Antenne auf die Ersatzschaltbildparameter wie Widerstand, Induktivitätsmatrix und parasitäre Kapazitäten jeder Spule genau bestimmt werden, um eine angemessene Abstimmung des Resonanzsystems im MHz-Bereich zu gewährleisten
Grâce à l'étude de simulation, Sensimed AG a réussi à obtenir un design largement optimal pour la validation expérimentale et le lancement de la production en série sans prototypage itératif important. En outre, des connaissances plus approfondies ont été acquises sur l'influence des dimensions géométriques sur l'accord du circuit oscillant.
La réalisation d'études paramétriques dans Ansys Maxwell à l'aide d'analyses harmoniques 3D des courants de Foucault (voir figure) et d'analyses des lignes de courant, y compris le champ électrique de l'isolant environnant, a permis de calculer tous les paramètres RLC et de couplage nécessaires en fonction des paramètres d'entrée tels que la position de l'œil et les dimensions de l'antenne (voir diagramme). Une comparaison entre les valeurs d'inductance calculées et mesurées a montré une concordance de l'ordre de 0,8 %.
