一種心臟起搏器振動(dòng)供能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及能量收集技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種心臟起搏器振動(dòng)供能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]心臟起搏器是人體植入式設(shè)備，通過(guò)脈沖放電刺激心肌來(lái)治療心律失常等疾病，其能源無(wú)法從外界得到補(bǔ)充，一旦能量耗盡，就必須經(jīng)過(guò)手術(shù)取出起搏器并更換。很多患者需要終身依靠心臟起搏器，頻繁的手術(shù)更換會(huì)對(duì)患者帶來(lái)生理上的痛苦和經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)。
[0003]目前，國(guó)家對(duì)心臟起搏器電池的使用年限已有明確標(biāo)準(zhǔn)，其中雙腔帶頻率應(yīng)答(DDDR)型起搏器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)僅為5年。通過(guò)擴(kuò)大電池容量的方法來(lái)延長(zhǎng)心臟起搏器壽命是最為簡(jiǎn)單直觀的方法。這種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低廉，卻受到人體植入式設(shè)備體積上的約束，因此應(yīng)用前景并不廣泛。
[0004]同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中尚未出現(xiàn)能夠不通過(guò)手術(shù)更換而為心臟起搏器補(bǔ)充能量的相關(guān)方法；雖然科學(xué)文獻(xiàn)中有一些利用無(wú)線充電技術(shù)為心臟起搏器補(bǔ)充能量的報(bào)道，但都處于試驗(yàn)階段，設(shè)備的體積、漏電、工作溫度、抗干擾等問(wèn)題都沒(méi)有得到很好的解決，可靠性較低。
[0005]另外，雖然現(xiàn)有技術(shù)中存在一些自供能心臟起搏器的方案，但其發(fā)電體被固定于心臟表面，有阻礙心臟跳動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，且其固定方案為縫合，不夠成熟。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種心臟起搏器振動(dòng)供能系統(tǒng)，用于在不將心臟起搏器取出體外的條件下對(duì)心臟起搏器電池進(jìn)行能量補(bǔ)充，能夠大幅度延長(zhǎng)心臟起搏器電池的使用時(shí)間，提升患者的生活質(zhì)量，減輕其經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
[0007]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種心臟起搏器振動(dòng)供能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:依次連接的柔性振動(dòng)模塊、能量轉(zhuǎn)換模塊、開(kāi)啟控制模塊、能量整合模塊與電池充電模塊；其中，所述開(kāi)啟控制模塊與能量整合模塊之間還設(shè)有受控開(kāi)關(guān)。
[0009]所述柔性振動(dòng)模塊包括:柔性梁與質(zhì)量塊；所述柔性梁按照懸臂梁結(jié)構(gòu)設(shè)置，其一端與支座相連，另一端粘貼有所述質(zhì)量塊。
[0010]所述能量轉(zhuǎn)換模塊包括:壓電材料，所述壓電材料固定在柔性振動(dòng)模塊中的柔性梁上，且通過(guò)導(dǎo)線與開(kāi)啟控制模塊相連。
[0011]所述能量整合模塊包括:相互連接的整流橋與超級(jí)電容。
[0012]由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，使心臟起搏器的電池的正常工作的同時(shí)可以隨時(shí)采集振動(dòng)能量為電池充電，大幅度延長(zhǎng)電池壽命，減少手術(shù)更換起搏器的次數(shù)，減輕了患者在生理上的痛苦和經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)，由于將本系統(tǒng)集成在起搏器內(nèi)部，因此系統(tǒng)可靠性得到提高。
【附圖說(shuō)明】
[0013]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0014]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種心臟起搏器振動(dòng)供能系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種心臟起搏器振動(dòng)供能系統(tǒng)的原理示意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的峰值抓取算法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0018]實(shí)施例
[0019]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種心臟起搏器振動(dòng)供能系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)主要包括:柔性振動(dòng)模塊、能量轉(zhuǎn)換模塊、開(kāi)啟控制模塊、能量整合模塊與電池充電模塊；其中，所述開(kāi)啟控制模塊與能量整合模塊之間還設(shè)有受控開(kāi)關(guān)。
[0020]上述模塊的功能如下:
[0021 ] 所述柔性振動(dòng)模塊，用于將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為柔性振動(dòng)模塊的形變；
[0022]所述能量轉(zhuǎn)換模塊，用于將柔性振動(dòng)模塊形變的能量轉(zhuǎn)化為電能；
[0023]所述開(kāi)啟控制模塊，用于根據(jù)檢測(cè)到的電能大小來(lái)決定受控開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)或?qū)ǎ?br>[0024]所述能量整合模塊，用于當(dāng)受控開(kāi)關(guān)導(dǎo)通后收集電能并暫時(shí)存儲(chǔ)；
[0025]所述電池充電模塊，用于將能量整合模塊存儲(chǔ)的電能充入心臟起搏器的鋰電池中。
[0026]為了便于理解，下面結(jié)合附圖2對(duì)本實(shí)用新型的原理做詳細(xì)的介紹。
[0027]如圖2所示為所述一種心臟起搏器振動(dòng)供能系統(tǒng)的原理圖，該圖中示出了所有模塊的結(jié)構(gòu)關(guān)系及模塊的組成結(jié)構(gòu)。具體來(lái)說(shuō):
[0028]I)所述柔性振動(dòng)模塊主要包括:柔性梁與質(zhì)量塊；所述柔性梁按照懸臂梁結(jié)構(gòu)設(shè)置，其一端與支座相連，另一端粘貼有所述質(zhì)量塊。
[0029]優(yōu)選的，本實(shí)用新型實(shí)施例中，柔性梁可采用薄彈性銅片，當(dāng)在外界產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)時(shí)，所述質(zhì)量塊在慣性作用下產(chǎn)生振動(dòng)，使得柔性梁發(fā)生形變。
[0030]2)所述能量轉(zhuǎn)換模塊主要包括:壓電材料，通過(guò)壓電效應(yīng)將柔性振動(dòng)模塊中柔性梁的形變轉(zhuǎn)化為電能；所述壓電材料固定在柔性振動(dòng)模塊中的柔性梁上，且通過(guò)導(dǎo)線與開(kāi)啟控制模塊相連。
[0031 ] 優(yōu)選的，本實(shí)用新型實(shí)施例中，該壓電材料可選擇PVDF壓電薄膜。
[0032]3)所述開(kāi)啟控制模塊檢測(cè)壓電材料輸出電壓值的大小，并通過(guò)峰值抓取算法控制受控開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)或?qū)ā?br>[0033]優(yōu)選的，本實(shí)用新型實(shí)施例中，受控開(kāi)關(guān)可選擇P溝道MOS管。
[0034]其中，所述通過(guò)峰值抓取算法控制受控開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)或?qū)ǖ牟襟E如圖3所示，主要包括:
[0035]讀取當(dāng)前壓電材料輸出的電壓值，判斷電壓值是否在開(kāi)啟范圍內(nèi)；優(yōu)選的，電壓開(kāi)啟范圍可以是-3V到3V區(qū)間以外的電壓區(qū)間；
[0036]如果電壓值不在開(kāi)啟范圍內(nèi)，則斷開(kāi)受控開(kāi)關(guān)，將計(jì)數(shù)器設(shè)置為O ;
[0037]否則，根據(jù)讀取的電壓值估計(jì)的差分電壓的一階微分值，判斷一階微分值是否在峰值識(shí)別范圍內(nèi)，優(yōu)選的，峰值識(shí)別范圍在±0.lV/s之間；如果一階微分值不在峰值識(shí)別范圍內(nèi)，則斷開(kāi)受控開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器設(shè)置為O ;否則計(jì)數(shù)器值加1，并判斷此時(shí)的計(jì)數(shù)值是否大于連續(xù)穩(wěn)定時(shí)間的閾值，優(yōu)選的，連續(xù)時(shí)間穩(wěn)定閾值為5 ;若是，則導(dǎo)通受控開(kāi)關(guān)；否則，斷開(kāi)受控開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器數(shù)值保持不變。
[0038]4)所述能量整合模塊主要包括:相互連接的整流橋與超級(jí)電容；其中:
[0039]所述整流橋，用于將輸入的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡?br>[0040]所述超級(jí)電容，用于暫時(shí)存儲(chǔ)所述直流電的電能。
[0041]優(yōu)選的，本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述能量整合模塊可通過(guò)凌力特爾公司的LTC3588-1集成芯片實(shí)現(xiàn)。
[0042]5)電池充電模塊。將能量整合模塊存儲(chǔ)的電能充入心臟起搏器的鋰電池中，該鋰電池為二次電池，二次電池可以在充電的同時(shí)對(duì)心臟起搏器供電。
[0043]優(yōu)選的，本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述電池充電模塊可通過(guò)凌力特爾公司的LTC4065A集成芯片實(shí)現(xiàn)，二次電池可選擇鋰聚合物電池。
[0044]本實(shí)用新型實(shí)施例的上述方案，使心臟起搏器的電池的正常工作的同時(shí)可以隨時(shí)采集振動(dòng)能量為電池充電，大幅度延長(zhǎng)電池壽命，減少手術(shù)更換起搏器的次數(shù)，減輕了患者在生理上的痛苦和經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)，由于將本系統(tǒng)集成在起搏器內(nèi)部，因此系統(tǒng)可靠性得到
[0045]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說(shuō)明，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功會(huì)K。
[0046]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種心臟起搏器振動(dòng)供能系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:依次連接的柔性振動(dòng)模塊、能量轉(zhuǎn)換模塊、開(kāi)啟控制模塊、能量整合模塊與電池充電模塊；其中，所述開(kāi)啟控制模塊與能量整合模塊之間還設(shè)有受控開(kāi)關(guān)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性振動(dòng)模塊包括:柔性梁與質(zhì)量塊；所述柔性梁按照懸臂梁結(jié)構(gòu)設(shè)置，其一端與支座相連，另一端粘貼有所述質(zhì)量塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換模塊包括:壓電材料，所述壓電材料固定在柔性振動(dòng)模塊中的柔性梁上，且通過(guò)導(dǎo)線與開(kāi)啟控制模塊相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能量整合模塊包括:相互連接的整流橋與超級(jí)電容。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種心臟起搏器振動(dòng)供能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：柔性振動(dòng)模塊、能量轉(zhuǎn)換模塊、開(kāi)啟控制模塊、能量整合模塊與電池充電模塊；其中：所述柔性振動(dòng)模塊，用于將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為柔性振動(dòng)模塊的形變；所述能量轉(zhuǎn)換模塊，用于將柔性振動(dòng)模塊形變的能量轉(zhuǎn)化為電能；所述開(kāi)啟控制模塊，用于根據(jù)檢測(cè)到的電能大小來(lái)決定受控開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)或?qū)?；所述能量整合模塊，用于當(dāng)受控開(kāi)關(guān)導(dǎo)通后收集電能并暫時(shí)存儲(chǔ)；所述電池充電模塊，用于將能量整合模塊存儲(chǔ)的電能充入心臟起搏器的鋰電池中。通過(guò)采用本系統(tǒng)的技術(shù)方案，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體振動(dòng)能源的收集利用，同時(shí)可以延長(zhǎng)心臟起搏器電池的使用年限，減少更換電池手術(shù)的次數(shù)，減輕患者痛苦。
【IPC分類】A61N1/36, H02J7/32
【公開(kāi)號(hào)】CN204723598
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520339589
【發(fā)明人】唐曉鵬, 陳宗海
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年5月22日