Remote Powering and Data Communication Over a Single Inductive Link for Implantable Medical Devices

Les implants médicaux électroniques (Implantable Medical Devices - IMDs) sont notamment utilisés pour restaurer ou améliorer des fonctions perdues de certains organes. Ils sont capables de traiter des complications qui ne peuvent pas être guéries avec des médicaments ou par la chirurgie. Offrant des propriétés et des améliorations curatives sans précédent, les IMDs sont de plus en plus demandés par les médecins et les patients. En 2017, le marché mondial des IMD était évalué à 15,21 milliards de dollars. D'ici 2025, il devrait atteindre 30,42 mil-liards de dollars, soutenu par un taux de croissance annuel de 9,24% selon le nouveau rapport publié par Fior Markets. Cette expansion entraîne une augmentation des exigences pour as-surer des performances supérieures, des fonctionnalités supplémentaires et une durée de vie plus longue. Ces exigences ne peuvent être satisfaites qu'avec des techniques d'alimentation avancées, un débit de données élevé et une électronique miniaturisée robuste. Construire des systèmes capables de fournir toutes ces caractéristiques est l'objectif principal d'un grand nombre de chercheurs. Parmi plusieurs technologies sans fil, le lien inductif, qui consiste en une paire de bobines à couplage magnétique, est la technique sans fil la plus largement utilisée pour le transfert de puissance et de données. Cela est dû à sa simplicité, sa sécurité et sa capacité à transmettre à la fois de la puissance et des données de façon bidirectionnelle. Cependant, il existe encore un certain nombre de défis concernant la mise en œuvre d'un tel système de transfert d'énergie et de données sans fil (Wireless Power and Data Transfer - WPDT system). Un défi majeur est que les exigences pour une efficacité de transfert d'énergie élevée et pour une communication à haut débit sont contradictoires. En fait, la bande passante doit être élargie pour des débits de données élevés, mais réduite pour une transmission efficace de l'énergie. Un autre grand défi consiste à réaliser un démodulateur fonctionnant à haute vitesse avec une mise en œuvre simple et une consommation d'énergie ultra-faible. Dans ce projet, nous proposons et expérimentons un nouveau système WPDT dédié aux IMD permettant une communication à haute vitesse et une alimentation efficace tout en maintenant une faible consommation d'énergie, une petite surface de silicium et une mise en œuvre simple du récepteur. Le système proposé est basé sur un nouveau schéma de modulation appelé "Carrier Width Modulation (CWM)", ainsi que sur des circuits de modulation et de démodulation inédits. La modulation consiste en un coupe-circuit synchronisé du réservoir LC primaire pendant un ou deux cycles en fonction des données transmises.