自供能膀胱起搏器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種自供能膀胱起搏器，其特征在于，包括脈沖發(fā)生器、刺激電極以及發(fā)電部。發(fā)電部包括發(fā)電主體、輸出單元、電能存儲(chǔ)單元、固定單元以及封裝層。其中，發(fā)電主體為多層薄膜結(jié)構(gòu)，包括位于發(fā)電主體中心的壓電材料層以及位于壓電材料層兩側(cè)的電極層，發(fā)電主體通過貼附于心臟表面以采集心臟能量用于產(chǎn)生電能。輸出單元與電極層相連接，用于將發(fā)電主體產(chǎn)生的電流輸出給電能存儲(chǔ)單元。電能存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)電能并為脈沖發(fā)生器供電。固定單元位于發(fā)電主體的邊緣，用于將發(fā)電主體固定于心外膜。封裝層覆蓋于發(fā)電主體、輸出單元、電能存儲(chǔ)單元以及固定單元的表面。本實(shí)用新型的自供能膀胱起搏器無需更換電池，可以終身使用。
【專利說明】自供能膀胱起搏器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種自供能膀胱起搏器，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對(duì)各種疾病的認(rèn)識(shí)不斷深入，越來越多的疾病已經(jīng)可以采用植入式電子裝置進(jìn)行診斷或治療。
[0003]其中，膀胱起搏器是通過刺激骶神經(jīng)，調(diào)節(jié)與排尿相關(guān)的膀胱、括約肌和盆底的神經(jīng)反射，使異常的神經(jīng)反射重新到達(dá)平衡，從而有效地控制排尿功能障礙的癥狀。可用于因患各種疾病造成急迫性尿失禁、尿頻尿急綜合征、非梗阻性慢性尿潴留、膀胱過度活動(dòng)癥以及間質(zhì)性膀胱炎等經(jīng)保守治療效果不理想的患者。
[0004]但是，膀胱起搏器的電池使用壽命為5?8年，電量耗竭后必須手術(shù)更換電池。這既會(huì)給患者造成生理上的痛苦以及心理上的恐懼和焦慮，還會(huì)增加患者及其家庭的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種自供能膀胱起搏器，其特征在于，包括用于產(chǎn)生電刺激的脈沖發(fā)生器、與該脈沖發(fā)生器相連，并刺激骶神經(jīng)的刺激電極；以及為所述脈沖發(fā)生器供電的發(fā)電部。其中，發(fā)電部包括發(fā)電主體、輸出單元、電能存儲(chǔ)單元、固定單元以及封裝層。發(fā)電主體為多層薄膜結(jié)構(gòu)，包括位于發(fā)電主體中心的壓電材料層以及位于壓電材料層兩側(cè)的電極層，發(fā)電主體通過貼附于心臟表面以采集心臟能量用于產(chǎn)生電能。輸出單元與電極層相連接，用于將發(fā)電主體產(chǎn)生的電流輸出給電能存儲(chǔ)單元。電能存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)電能并為脈沖發(fā)生器供電。固定單元位于發(fā)電主體的邊緣，用于將發(fā)電主體固定于心外膜。封裝層覆蓋于發(fā)電主體、輸出單元、電能存儲(chǔ)單元以及固定單元的表面。
[0006]另外，在本實(shí)用新型的自供能膀胱起搏器中，還可以具有這樣的特征:其中，發(fā)電主體的形狀為四邊形，固定單元位于四邊形的兩條窄邊的中間。
[0007]另外，在本實(shí)用新型的自供能膀胱起搏器中，還可以具有這樣的特征:其中，發(fā)電主體的形狀為三角形，固定單元位于三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。
[0008]另外，在本實(shí)用新型的自供能膀胱起搏器中，還可以具有這樣的特征:其中，發(fā)電主體的形狀為長(zhǎng)圓形。
[0009]另外，在本實(shí)用新型的自供能膀胱起搏器中，還可以具有這樣的特征:其中，壓電材料層含有納米級(jí)壓電材料，納米級(jí)壓電材料為壓電晶體、壓電陶瓷和有機(jī)壓電聚合物中的任意一種。
[0010]另外，在本實(shí)用新型的自供能膀胱起搏器中，還可以具有這樣的特征:其中，壓電材料層為至少一層氧化鋅納米線陣列。
[0011]另外，在本實(shí)用新型的自供能膀胱起搏器中，還可以具有這樣的特征:其中，壓電晶體、壓電陶瓷、有機(jī)壓電聚合物可以為納米級(jí)壓電材料的單層或多層結(jié)構(gòu)。[0012]另外，在本實(shí)用新型的自供能膀胱起搏器中，還可以具有這樣的特征:其中，輸出單元具有輸出電極和整流濾波電路。
[0013]實(shí)用新型的作用與效果
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的自供能膀胱起搏器，由于發(fā)電主體直接貼附于心臟表面，因此能夠有效的將心臟的收縮與舒張使納米級(jí)壓電材料發(fā)生形變，從而轉(zhuǎn)化為電能。因此只要心臟跳動(dòng)，本實(shí)用新型即可利用患者自身的生物能而提供電能，免去了使用電池作為電源的必要，解決了電池能量耗竭后需要手術(shù)更換電池的問題。
[0015]另外，由于本實(shí)用新型的發(fā)電主體采用點(diǎn)固定的方式將發(fā)電系統(tǒng)固定于心外膜，一方面能夠有效的采集心臟運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量，另一方面也不會(huì)對(duì)心臟的收縮和舒張運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生明顯的影響。
[0016]由于本實(shí)用新型采用納米級(jí)壓電材料作為發(fā)電主體,不僅可以有效地將體內(nèi)的生物能轉(zhuǎn)化為電能，而且體積微小，更適合體內(nèi)植入。
[0017]此外，由于本實(shí)用新型采用生物相容性好的柔性高分子絕緣材料封裝，因此既能將發(fā)電主體與體內(nèi)環(huán)境隔離，還可將心臟形變產(chǎn)生的壓力有效的傳導(dǎo)至壓電材料。
[0018]并且，由于本實(shí)用新型的發(fā)電主體位于心臟外部，不與血液直接接觸，因而不存在血栓形成以及中風(fēng)(心肌梗塞或腦梗塞)的風(fēng)險(xiǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的自供能膀胱起搏器的發(fā)電主體為四邊形的示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的自供能膀胱起搏器的發(fā)電主體的局部截面圖；
[0021]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二的自供能膀胱起搏器的發(fā)電主體為三角形的示意圖；
[0022]圖4是本實(shí)用新型變形例的發(fā)電主體為長(zhǎng)圓形的示意圖；以及
[0023]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖來說明本實(shí)用新型自供能膀胱起搏器的【具體實(shí)施方式】，
[0025]<實(shí)施例一 >
[0026]圖1是實(shí)施例1中自供能膀胱起搏器的發(fā)電主體為四邊形的示意圖，如圖1所示，自供能膀胱起搏器20具有發(fā)電部200、脈沖發(fā)生器17和刺激電極18。其中，發(fā)電部200包括發(fā)電主體21，輸出單元、電能存儲(chǔ)單元16、固定單元22以及封裝層。發(fā)電主體21為矩形，
[0027]在矩形的兩條窄邊上各具有一個(gè)固定單元22，用于將發(fā)電主體11以長(zhǎng)軸方向沿著心臟收縮的方向固定于心外膜上。植入發(fā)電主體時(shí)，通過外科手術(shù)的方式顯露出心臟，將發(fā)電主體沿著心臟收縮的方向設(shè)置并將固定部縫合在心外膜上，使得發(fā)電主體與心外膜相貼合,此時(shí)發(fā)電主體會(huì)隨著心臟的跳動(dòng)產(chǎn)生形變。
[0028]固定單元22由封裝層構(gòu)成，并且固定單元22的內(nèi)部沒有電極或壓電材料等發(fā)電結(jié)構(gòu)，因此在使用縫線固定時(shí)不會(huì)破壞發(fā)電主體21的發(fā)電結(jié)構(gòu)。發(fā)電主體21除了以固定單元22固定之外其余部分并不固定，以利于在心臟收縮的過程中使得發(fā)電主體21能夠更好的發(fā)生形變。由于發(fā)電主體采用了矩形，并且安裝方向與心臟收縮的方向一致，因此可以很好的采集心臟收縮產(chǎn)生的機(jī)械能。
[0029]輸出單元具有輸出電極14和整流濾波電路15，輸出電極14用于將發(fā)電主體21產(chǎn)生的電能輸出給電能存儲(chǔ)單元16，在電能存儲(chǔ)單元16之前還具有整流濾波電路15，用于對(duì)輸出電極14輸出的電流進(jìn)行整流濾波。電能存儲(chǔ)單元16將電能供應(yīng)給自供能膀胱起搏器的脈沖發(fā)生器17。脈沖發(fā)生器17產(chǎn)生高頻電脈沖通過刺激電極18刺激骶神經(jīng)，從而調(diào)節(jié)與排尿相關(guān)的膀胱、括約肌和盆底的神經(jīng)反射，使異常的神經(jīng)反射重新到達(dá)平衡，從而有效地控制排尿功能障礙的癥狀。
[0030]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的自供能膀胱起搏器的發(fā)電主體部分的截面圖，發(fā)電主體21為多層薄膜結(jié)構(gòu)，如圖2所示，發(fā)電主體21的中心層為壓電材料層31，在本實(shí)施例中，壓電材料層31由ZnO納米線陣列組成，壓電材料層31的兩側(cè)分別為電極層32和電極層33，電極層32和電極層33分別與輸出電極14相連接(圖中未顯示)。封裝層34位于電極層32和電極層33的外側(cè)，封裝層34具有良好的絕緣性和生物相容性。
[0031]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖，如圖5所示，發(fā)電主體21與整流濾波電路15相連接，發(fā)電主體21產(chǎn)生的電能經(jīng)過整流濾波電路15后對(duì)電能存儲(chǔ)單元16進(jìn)行充電，電能存儲(chǔ)單元16用于為用電器即本實(shí)施例中的脈沖發(fā)生器進(jìn)行供電。
[0032]<實(shí)施例二 >
[0033]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)電部為三角形的自供能膀胱起搏器示意圖，如圖3所示，本實(shí)用新型的自供能膀胱起搏器11的發(fā)電主體12為三角形，三角形的每個(gè)頂點(diǎn)位置均具有一個(gè)固定單元13，輸出電極14與電極層(見圖2)相連接，整流濾波電路15與輸出電極14相連接，電能存儲(chǔ)單元16連接于整流濾波電路15之后用于存儲(chǔ)發(fā)電部產(chǎn)生的電倉(cāng)泛。
[0034]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的自供能膀胱起搏器的截面圖，如圖2所示，發(fā)電主體的中心層為壓電材料層31，壓電材料層31由ZnO納米線陣列組成，壓電材料層31的兩側(cè)分別為電極層32和電極層33，電極層32和電極層33分別與輸出電極14相連接。封裝層34位于電極層電極層32和電極層33的外側(cè)。實(shí)際上整個(gè)自供能膀胱起搏器11的表面均覆蓋有一層絕緣性好的封裝層34，封裝層34可使用高分子聚合材料，并且封裝層34具有良好的生物相容性，使得自供能膀胱起搏器11在植入體內(nèi)時(shí)不會(huì)引起排異反應(yīng)。
[0035]如圖3所示，發(fā)電主體12的形狀為三角形，在將其安裝于心外膜上時(shí)，利用位于三角形三個(gè)頂點(diǎn)上的固定單元13將發(fā)電主體12固定于心肌壁的心外膜上。而發(fā)電主體12的三角形的各個(gè)邊并不固定，這樣既不會(huì)限制心臟的收縮和舒張，還有助于壓電材料層隨著心臟的運(yùn)動(dòng)發(fā)生形變從而產(chǎn)生電能。
[0036]發(fā)電主體12制作成三角形的優(yōu)點(diǎn)在于能夠更多的采集心臟跳動(dòng)的能量，這是因?yàn)樵谛呐K跳動(dòng)的過程中不僅有橫向的收縮和舒張，也有縱向的收縮和舒張，當(dāng)采用三角形的形狀時(shí)，三角形的一個(gè)頂點(diǎn)設(shè)置為向著心尖的方向，而另外兩個(gè)頂點(diǎn)設(shè)置為與心臟橫向收縮的方向相平行，這樣不論是心臟橫向收縮是縱向收縮，均能夠帶動(dòng)發(fā)電主體12變形。因此三角形的形狀比四邊形的形狀能夠更多的利用心臟跳動(dòng)產(chǎn)生的能量。
[0037]固定單元13由封裝層在相應(yīng)的位置延展而形成，固定單元13的內(nèi)部不含有壓電材料和電極材料，因此可以避免在縫合時(shí)損傷壓電材料層和電極層。
[0038]電能存儲(chǔ)單元16將電能供應(yīng)給生物能自供能膀胱起搏器的電能存儲(chǔ)單元16將電能供應(yīng)給自供能膀胱起搏器的脈沖發(fā)生器17。
[0039]<變形例>
[0040]本變形例與實(shí)施例一相比，除了發(fā)電主體的形狀為長(zhǎng)圓形以外，其它的設(shè)置均相同。如圖4所示，發(fā)電主體42的形狀為長(zhǎng)圓形，在長(zhǎng)圓形的兩個(gè)頂點(diǎn)處具有固定單元41，發(fā)電主體42的形狀為長(zhǎng)圓形的優(yōu)點(diǎn)在于沒有尖銳的邊角，有助于減輕對(duì)心臟的損傷。
[0041]當(dāng)然，本實(shí)用新型的自供能膀胱起搏器的發(fā)電主體的形狀可以為多種形狀，不僅限于上述兩個(gè)實(shí)施例中的三角形、四邊形和長(zhǎng)圓形。
【權(quán)利要求】
1.一種自供能膀胱起搏器，其特征在于，包括: 用于產(chǎn)生電刺激的脈沖發(fā)生器； 與該脈沖發(fā)生器相連，并刺激骶神經(jīng)的刺激電極；以及 為所述脈沖發(fā)生器供電的發(fā)電部， 其中，所述發(fā)電部包括發(fā)電主體、輸出單元、電能存儲(chǔ)單元、固定單元以及封裝層， 所述發(fā)電主體為多層薄膜結(jié)構(gòu)，包括位于所述發(fā)電主體中心的壓電材料層，以及位于壓電材料層兩側(cè)的電極層，所述發(fā)電主體通過貼附于心臟表面以采集心臟能量用于產(chǎn)生電倉(cāng)泛， 所述輸出單元與所述電極層相連接，用于將發(fā)電主體產(chǎn)生的電流輸出給所述電能存儲(chǔ)單元， 所述電能存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)電能并為所述脈沖發(fā)生器供電， 所述固定單元位于所述發(fā)電主體的邊緣，用于將發(fā)電主體固定于心外膜， 所述封裝層覆蓋于所述發(fā)電主體、所述輸出單元、所述電能存儲(chǔ)單元以及所述固定單元的表面。
2.如權(quán)利要求1所述的自供能膀胱起搏器，其特征在于: 其中，所述發(fā)電主體的形狀為四邊形，所述固定單元位于四邊形的兩條窄邊的中間。
3.如權(quán)利要求1所述的自供能膀胱起搏器，其特征在于: 其中，所述發(fā)電主體的形狀為三角形，所述固定單元位于三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的自供能膀胱起搏器，其特征在于: 其中，所述發(fā)電主體的形狀為長(zhǎng)圓形。
5.如權(quán)利要求1所述的自供能膀胱起搏器，其特征在于: 其中，所述壓電材料層為至少一層氧化鋅納米線陣列。
6.如權(quán)利要求5所述的自供能膀胱起搏器，其特征在于: 其中，所述壓電晶體、壓電陶瓷、有機(jī)壓電聚合物可以為納米級(jí)壓電材料的單層或多層結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的自供能膀胱起搏器，其特征在于: 其中，輸出單元具有輸出電極和整流濾波電路。
8.如權(quán)利要求1所述的自供能膀胱起搏器，其特征在于: 其中，所述封裝層以生物相容性好的柔性高分子絕緣材料作為封裝材料。
【文檔編號(hào)】A61N1/36GK203694402SQ201320870295
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】張 浩, 曲丹, 郎希龍, 徐志云 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)