植入式生物能心臟復(fù)律除顫器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，其特征在于，具有用于監(jiān)測(cè)部、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、調(diào)節(jié)端、輸出電極、封裝層以及電能存儲(chǔ)部。其中，發(fā)電主體用于環(huán)繞主動(dòng)脈，利用主動(dòng)脈的形變產(chǎn)生電能。發(fā)電主體為多層薄膜結(jié)構(gòu)，包括位于中心層的壓電材料層，以及分別位于壓電層兩側(cè)的第一電極層和第二電極層。調(diào)節(jié)端位于發(fā)電主體的兩端，用于調(diào)節(jié)發(fā)電主體的長(zhǎng)度。輸出電極用于將電能輸送給電能存儲(chǔ)部。電能存儲(chǔ)部用于存儲(chǔ)電能并為監(jiān)測(cè)部和脈沖發(fā)生器供電。封裝層覆蓋于發(fā)電主體、調(diào)節(jié)端以及輸出電極表面，本實(shí)用新型的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器無(wú)需更換電池，一次植入后可終身使用。
【專利說(shuō)明】植入式生物能心臟復(fù)律除顫器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種心臟復(fù)律除顫器，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(lái)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]對(duì)于嚴(yán)重的室性心律失常患者，目前可通過(guò)植入式心臟復(fù)律除顫器進(jìn)行治療。然而，由于現(xiàn)有的體內(nèi)植入式的心臟復(fù)律除顫器使用電池作為電源，一旦電池能量耗竭,就需要通過(guò)外科手術(shù)的方式更換電池，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
[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了如下結(jié)構(gòu):
[0005]本實(shí)用新型提供一種植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，其特征在于，包括用于監(jiān)測(cè)心臟電活動(dòng)的監(jiān)測(cè)部、產(chǎn)生電刺激的脈沖發(fā)生器，刺激電極以及為監(jiān)測(cè)部和脈沖發(fā)生器供電的發(fā)電部。其中，發(fā)電部包括發(fā)電主體、調(diào)節(jié)端、輸出電極、電能存儲(chǔ)單元以及封裝層。其中，發(fā)電主體用于包繞主動(dòng)脈，以采集主動(dòng)脈擴(kuò)張時(shí)所產(chǎn)生的機(jī)械能，并轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電主體為多層薄膜結(jié)構(gòu)，包括位于中心層的納米級(jí)壓電材料層，以及分別位于納米級(jí)壓電材料層兩側(cè)的第一電極層和第二電極層。調(diào)節(jié)端位于發(fā)電主體的兩端，用于調(diào)節(jié)發(fā)電主體的長(zhǎng)度。輸出電極用于將電能輸送給電能存儲(chǔ)單元。電能存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)電能并為監(jiān)測(cè)部、脈沖發(fā)生器供電。封裝層覆蓋于發(fā)電主體、調(diào)節(jié)端、輸出電極以及電能存儲(chǔ)單元的表面。
[0006]另外，本實(shí)用新型的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，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。
[0007]另外，本實(shí)用新型的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，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)。
[0008]另外，本實(shí)用新型的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，還可以具有這樣的特征:其中，所述電能存儲(chǔ)部為微型可充電電池或電容。
[0009]另外，本實(shí)用新型的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，還可以具有這樣的特征:整流濾波電路，連接于電能存儲(chǔ)單元和輸出電極之間。
[0010]另外，本實(shí)用新型的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，還可以具有這樣的特征:其中，調(diào)節(jié)端的固定方式使用手術(shù)縫線、鈦夾和粘合中的任意一種。
[0011]另外，本實(shí)用新型的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，還可以具有這樣的特征:其中，調(diào)節(jié)端的一端為單排的卡齒，該卡齒的尖端平滑且面向發(fā)電主體的外側(cè)，調(diào)節(jié)端的另一端為卡槽，卡槽的內(nèi)部一側(cè)具有與卡齒相配合的齒槽，另一側(cè)為平面，卡齒與卡槽相卡合。
[0012]另外，本實(shí)用新型的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，還可以具有這樣的特征:發(fā)電部對(duì)主動(dòng)脈的壓力小于140mmHg。
[0013]實(shí)用新型作用與效果
[0014]本實(shí)用新型的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，通過(guò)植入納米級(jí)壓電材料以采集主動(dòng)脈擴(kuò)張時(shí)所產(chǎn)生的能量并轉(zhuǎn)化為電能，作為其能量來(lái)源。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(wèn)題。
[0015]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。
[0016]由于本實(shí)用新型采用了柔軟的環(huán)形結(jié)構(gòu)包繞于主動(dòng)脈的外壁，且能夠定量控制本系統(tǒng)對(duì)主動(dòng)脈的壓力，因此既可以高效、充分的采集主動(dòng)脈擴(kuò)張時(shí)所產(chǎn)生的機(jī)械能，又不會(huì)對(duì)心臟功能產(chǎn)生明顯影響。
[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，還可將主動(dòng)脈壁形變產(chǎn)生的壓力有效的傳導(dǎo)至壓電材料。
[0018]此外，利用發(fā)電主體兩端的調(diào)節(jié)端可調(diào)整發(fā)電主體包繞主動(dòng)脈的緊張度，從而可調(diào)節(jié)壓電材料的形變程度及輸出電量。又由于調(diào)節(jié)端內(nèi)不含壓電材料及電極層，因此使用手術(shù)縫線或鈦夾固定時(shí)不會(huì)損壞發(fā)電主體的結(jié)構(gòu)。
[0019]并且，由于本實(shí)用新型的發(fā)電主體位于主動(dòng)脈外部，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(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器的示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器的發(fā)電主體的示意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器的發(fā)電主體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)首lJ面圖；
[0023]圖4是圖3中發(fā)電主體A區(qū)域的局部放大圖；
[0024]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中發(fā)電主體安裝于主動(dòng)脈上的截面圖；
[0025]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中調(diào)節(jié)端為卡齒結(jié)構(gòu)的示意圖；以及
[0026]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例一的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下根據(jù)【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，
[0028]<實(shí)施例一 >
[0029]圖1是本實(shí)用新型的心臟除顫器的發(fā)電主體的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，植入式生物能心臟復(fù)律除顫器10包括用于心臟電活動(dòng)的監(jiān)測(cè)部(圖中未顯示)、脈沖發(fā)生器15、刺激電極16以及發(fā)電部200，發(fā)電部200包括發(fā)電主體11，整流濾波電路12，輸出電極14和電能存儲(chǔ)單元13。發(fā)電主體11為有彈性的環(huán)形結(jié)構(gòu)，能夠環(huán)繞于主動(dòng)脈18的周圍，發(fā)電主體11內(nèi)部具有納米級(jí)壓電材料，可利用主動(dòng)脈的形變產(chǎn)生電能。發(fā)電主體的輸出電極后面連接了整流濾波電路12。電能存儲(chǔ)單元13連接于整流濾波電路12之后，用于將電能儲(chǔ)存起來(lái)，供脈沖發(fā)生器15使用。脈沖發(fā)生器15具有刺激電極16，連接至心臟17。[0030]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)電主體的示意圖，如圖2所示，發(fā)電主體11的初始狀態(tài)為開(kāi)環(huán)的形狀，在環(huán)形開(kāi)口的兩端各具有一個(gè)調(diào)節(jié)端23，當(dāng)安裝在主動(dòng)脈外壁時(shí)需要將兩個(gè)調(diào)節(jié)端連接在一起。在發(fā)電主體11和調(diào)節(jié)端23的外表面覆蓋有封裝層22。發(fā)電主體11上具有兩根輸出電極14,用于將發(fā)電主體產(chǎn)生的電能輸出。
[0031]圖3是是本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)電主體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖，如圖3所示，發(fā)電主體
11的內(nèi)部為多層薄膜結(jié)構(gòu)，包括位于主體中心層的納米級(jí)壓電材料111，以及分別位于納米級(jí)壓電材料111兩側(cè)的第一電極層112和第二電極層113。封裝層22采用具有生物相容性的柔性高分子絕緣材料,覆蓋于發(fā)電主體11以及輸出電極14的表面，并向發(fā)電主體11的外側(cè)延伸形成兩側(cè)各一個(gè)調(diào)節(jié)端23。
[0032]圖4是圖3中發(fā)電主體A區(qū)域的局部放大圖，如圖4所示，位于發(fā)電主體11中心層的納米級(jí)壓電材料111，第一電極層112和第二電極層113采用金或銀等導(dǎo)電率高的薄層材料制成，與納米級(jí)壓電材料111相連接。
[0033]在體內(nèi)植入時(shí)，可以通過(guò)外科手術(shù)的方法將發(fā)電主體11植入到主動(dòng)脈周圍并包繞主動(dòng)脈。再通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)端23使得發(fā)電主體11與主動(dòng)脈的外壁緊密貼合，以采集主動(dòng)脈形變所產(chǎn)生的能量。
[0034]對(duì)主動(dòng)脈的過(guò)度壓迫可能會(huì)增加心臟的工作負(fù)荷，因此可以在發(fā)電主體11與主動(dòng)脈壁之間臨時(shí)放置壓力傳感器以測(cè)定發(fā)電主體11對(duì)主動(dòng)脈的壓力，避免其對(duì)心臟產(chǎn)生不良的影響。
[0035]由于調(diào)節(jié)端23的內(nèi)部不含有壓電材料層和電極層，因此當(dāng)使用手術(shù)縫線或鈦夾將調(diào)節(jié)端23的兩側(cè)閉合時(shí)，不會(huì)對(duì)發(fā)電主體11造成損害。
[0036]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中發(fā)電主體安裝于主動(dòng)脈上的截面圖，以下結(jié)合圖1和圖5來(lái)說(shuō)明植入式生物能心臟復(fù)律除顫器的工作過(guò)程。
[0037]當(dāng)心臟17收縮時(shí)，血流的沖擊使主動(dòng)脈18發(fā)生擴(kuò)張，如圖5所示，主動(dòng)脈壁45會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)發(fā)電主體11的壓力F，使壓電材料層111發(fā)生形變，從而在其兩端形成電勢(shì)差并產(chǎn)生電流，電流通過(guò)第一電極層112和第二電極層113傳導(dǎo)至輸出電極14，再通過(guò)整流濾波電路12后進(jìn)入電能存儲(chǔ)單元13。電能存儲(chǔ)單元13將電能供應(yīng)給脈沖發(fā)生器15。脈沖發(fā)生器15根據(jù)具體的心律失常的情況通過(guò)刺激電極16對(duì)心肌進(jìn)行電復(fù)律或電除顫，從而使心律恢復(fù)正常。
[0038]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖，如圖7所示，發(fā)電主體11與整流濾波電路12相連接，發(fā)電主體11產(chǎn)生的電能經(jīng)過(guò)整流濾波電路12后對(duì)電能存儲(chǔ)單元13進(jìn)行充電，電能存儲(chǔ)單元13用于為用電器即本實(shí)施例中的脈沖發(fā)生器15供電。
[0039]<實(shí)施例2>
[0040]在本實(shí)施例中，植入式生物能心臟復(fù)律除顫器的發(fā)電主體11的形狀以及調(diào)節(jié)端23的設(shè)置與實(shí)施例1中相同，區(qū)別之處在于本實(shí)施例中，發(fā)電主體的壓電材料層采用納米級(jí)壓電陶瓷材料。
[0041]另外一個(gè)區(qū)別之處在于，本實(shí)施例中調(diào)節(jié)端23采用鈦夾固定。
[0042]<實(shí)施例3>
[0043]在本實(shí)施例中，植入式生物能心臟復(fù)律除顫器的發(fā)電主體的形狀以及調(diào)節(jié)端的設(shè)置與實(shí)施例1中相同，區(qū)別之處在于本實(shí)施例中，發(fā)電主體的壓電材料層采用有機(jī)壓電薄膜，并且調(diào)節(jié)端采用粘合的方式結(jié)合。
[0044]<實(shí)施例4>
[0045]在本實(shí)施例中，植入式生物能心臟復(fù)律除顫器的發(fā)電主體的形狀以及調(diào)節(jié)端的設(shè)置與實(shí)施例1中相同，區(qū)別之處在于本實(shí)施例中，如圖6所示，調(diào)節(jié)端61的一端為單排的卡齒，該卡齒的尖端平滑且面向發(fā)電主體的外側(cè)，以防止卡齒尖端損傷心臟或主動(dòng)脈等人體組織。調(diào)節(jié)端61的另一端為卡槽，卡槽的內(nèi)部一側(cè)具有與卡齒相配合的齒槽，另一側(cè)為平面，卡齒與卡槽相卡合。
[0046]當(dāng)然本實(shí)用新型的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器并不限于以上實(shí)施例中所描述的設(shè)計(jì)，其壓電材料層、電極層以封裝層均可以采用各種現(xiàn)有的適宜材料制成。
【權(quán)利要求】
1.一種植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，其特征在于，包括: 用于監(jiān)測(cè)心臟電活動(dòng)的心律監(jiān)測(cè)部； 產(chǎn)生電刺激的脈沖發(fā)生器； 至少一個(gè)刺激電極；以及 為所述心律監(jiān)測(cè)部和所述脈沖發(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、調(diào)節(jié)端、輸出電極、電能存儲(chǔ)單元以及封裝層， 所述發(fā)電主體用于包繞主動(dòng)脈，以采集主動(dòng)脈擴(kuò)張時(shí)所產(chǎn)生的機(jī)械能，并轉(zhuǎn)化為電能，所述發(fā)電主體為多層薄膜結(jié)構(gòu)，包括位于中心層的壓電材料層，以及分別位于所述壓電材料層兩側(cè)的第一電極層和第二電極層， 兩個(gè)所述調(diào)節(jié)端位于所述發(fā)電主體的兩端，用于調(diào)節(jié)所述發(fā)電主體的長(zhǎng)度， 所述輸出電極用于將電能輸送給電能存儲(chǔ)單元， 所述電能存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)電能并為所述刺激電極供電， 所述封裝層覆蓋于所述發(fā)電主體、所述調(diào)節(jié)端、所述輸出電極以及所述電能存儲(chǔ)單元的表面。
2.如權(quán)利要求1所述的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，其特征在于: 其中，所述電能存儲(chǔ)部為微型可充電電池或電容。
3.如權(quán)利要求1所述的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，其特征在于，還包括: 整流濾波電路，連接于所述電能存儲(chǔ)單元和所述輸出電極之間。
4.如權(quán)利要求1所述的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，其特征在于: 其中，所述調(diào)節(jié)端的固定方式使用手術(shù)線縫合、鈦夾鉗夾或粘合劑粘合中的任意一種。
5.如權(quán)利要求1所述的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，其特征在于: 其中，所述調(diào)節(jié)端的一端為單排的卡齒，該卡齒的尖端平滑且面向發(fā)電主體的外側(cè)，所述調(diào)節(jié)端的另一端為卡槽，卡槽的內(nèi)部一側(cè)具有與所述卡齒相配合的齒槽，另一側(cè)為平面，所述卡齒與所述卡槽相卡合。
6.如權(quán)利要求1所述的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，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。
7.如權(quán)利要求1所述的植入式生物能心臟復(fù)律除顫器，其特征在于: 所述發(fā)電部對(duì)主動(dòng)脈的壓力小于140mmHg。
【文檔編號(hào)】A61N1/39GK203694407SQ201320870318
【公開(kāi)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, 徐志云 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)