生物能脑起搏器制造技术

本实用新型专利技术提供一种生物能脑起搏器，包括脉冲发生器和刺激电极，其特征在于，还包括：发电部，包括发电主体、两个调节端、输出电极、高分子封装材料以及电能存储部。其中，发电主体用于环绕主动脉，以采集主动脉扩张时所产生的机械能，并转化为电能。发电主体为多层薄膜结构，包括位于中心层的压电层，以及分别位于压电层两侧的第一电极层和第二电极层。高分子封装材料覆盖于发电主体、调节端以及输出电极表面，两个调节端位于发电主体的两端，用于调节发电主体的直径，输出电极用于将电能输送给电能存储部，电能存储部用于存储电能并为脉冲发生器和刺激电极供电。本实用新型专利技术的生物能脑起搏器可终身使用而无需更换电池。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Biological energy brain pacemaker

The utility model provides a biological brain pacemaker, including pulse generator and stimulating electrode, which is characterized in that includes power, including the power main body, two adjustment end, output electrode, polymer packaging material and electric energy storage unit. Among them, the generator is used to surround the aorta to collect the mechanical energy produced by the expansion of the aorta and convert it into electrical energy. The main body of the power generation is a multilayer film structure, comprising a piezoelectric layer located at the central layer, and a first electrode layer and a second electrode layer respectively on both sides of the piezoelectric layer. The polymer packaging material covered on the main body, and the output power adjusting end electrode surface, two end is located in the main regulation of power generation, for adjusting the diameter of the main body, the output electrode for supplying electric power to the electric energy storage unit, power storage unit for storing electrical energy and power supply for pulse generator and stimulating electrode. The biological energy brain pacemaker of the utility model can be used for life without replacing the battery.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种脑起搏器，属于医疗器械领域。
技术介绍
随着人类对各种疾病的认识不断深入，越来越多的疾病已经可以采用植入式电子装置进行诊断或治疗。其中，植入脑起搏器能通过刺激脑内控制运动的相关神经，抑制引起帕金森病症的异常信号，缓解甚至消除病患者的震颤、僵直以及动作迟缓等症状，使其恢复原有活动能力和自理能力。但是，脑起搏器的电池使用寿命为5～8年，电量耗竭后必须通过外科手术的方式更换脑起搏器的电池。这既会给患者造成生理上的痛苦以及心理上的恐惧和焦虑，还会增加患者及其家庭的经济负担。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种生物能脑起搏器，其特征在于，包括：脉冲发生器、刺激电极以及与所述脉冲发生器连接并为其供电的发电部。其中，发电部包括发电主体、调节端、输出电极、电能存储单元以及封装层。其中，发电主体用于包绕主动脉，以采集主动脉扩张时所产生的机械能，并转化为电能。发电主体为多层薄膜结构，包括位于中心层的压电材料层，以及分别位于压电材料层两侧的第一电极层和第二电极层。调节端位于发电主体的两端，用于调节发电主体的长度。输出电极用于将电能输送给电能存储单元。电能存储单元用于存储电能并为脉冲发生器供电。封装层覆盖于发电主体、调节端、输出电极以及电能存储单元表面。另外，本技术的生物能脑起搏器还可以具有这样的特征：其中，压电材料层含有纳米级压电材料，纳米级压电材料为压电晶体、压电陶瓷和有机压电聚合物中的任意一种。另外，本技术的生物能脑起搏器还可以具有这样的特征：其中，压电晶体、压电陶瓷、有机压电聚合物可以为纳米级压电材料的单层或多层结构。另外，本技术的生物能脑起搏器还可以具有这样的特征：其中，电能存储部为微型可充电电池或电容。另外，本技术的生物能脑起搏器还可以具有这样的特征：整流滤波电路，连接于电能存储单元和输出电极之间。另外，本技术的生物能脑起搏器还可以具有这样的特征：其中，调节端的固定方式使用手术线缝合、钛夹钳夹或粘合剂粘合中的任意一种。另外，本技术的生物能脑起搏器还可以具有这样的特征：其中，调节端的一端为单排的卡齿，该卡齿的尖端平滑且面向发电主体的外侧，调节端的另一端为卡槽，卡槽的内部一侧具有与卡齿相配合的齿槽，另一侧为平面，卡齿与卡槽相卡合。另外，本技术的生物能脑起搏器还可以具有这样的特征：其中，封装层以生物相容性好的柔性高分子绝缘材料作为封装材料。另外，本技术的生物能脑起搏器还可以具有这样的特征：发电部对主动脉的压力小于140mmHg。技术作用与效果本技术的生物能脑起搏器，通过植入纳米级压电材料以采集主动脉扩张时所产生的能量并转化为电能，作为其能量来源。因此只要心脏跳动，本技术即可利用患者自身的生物能提供电能，免去了使用电池作为电源的必要，解决了电池能量耗竭后通过手术更换电池的问题。由于本技术采用纳米级压电材料作为发电主体，不仅可以有效地将体内的生物能转化为电能，而且体积微小，更适合体内植入。由于本技术采用了柔软的环形结构包绕于主动脉的外壁，且能够定量控制本系统对主动脉的压力，因此既可以高效、充分的采集主动脉扩张时所产生的机械能，又不会对心脏功能产生明显影响。此外，由于本技术采用生物相容性好的柔性高分子绝缘材料封装，因此既能将发电主体与体内环境隔离，还可将主动脉壁形变产生的压力有效的传导至压电材料。此外，利用发电主体两端的调节端可调整发电主体包绕主动脉的紧张度，从而可调节压电材料的形变程度及输出电量。又由于调节端内不含压电材料及电极层，因此使用手术缝线或钛夹固定时不会损坏发电主体的结构。并且，由于本技术的发电主体位于主动脉外部，不与血液直接接触，因而不存在血栓形成以及中风（心肌梗塞或脑梗塞）的风险。附图说明图1是本技术实施例一的生物能脑起搏器的示意图；图2是本技术实施例一的发电主体的示意图；图3是本技术实施例一的发电主体的内部结构剖面图；图4是图3中发电主体A区域的局部放大图；图5是本技术实施例一中发电主体安装于主动脉上的截面图；图6是本技术实施例四中调节端为卡齿结构的示意图；图7是本技术实施例一的电路图。具体实施方式以下根据附图说明本技术的具体实施方式，<实施例一>图1是本技术实施例一的生物能脑起搏器的示意图，如图1所示，生物能脑起搏器10包括发电部200，脉冲发生器15，以及刺激电极16。发电部200包括发电主体11，输出电极14，整流滤波电路12以及电能存储单元13。发电主体11为有弹性的环形结构，能够环绕于主动脉18的周围，发电主体11内部为纳米级压电材料，因此可以利用主动脉的形变产生电能。发电主体的输出电极14后面连接了整流滤波电路12。电能存储单元13连接于整流滤波电路12之后，用于将电能储存起来，供脉冲发生器15使用。脉冲发生器15具有两个刺激电极16，用于植入颅内。当心脏17跳动时，主动脉18的外壁由于血流的周期性的压力而收缩和舒张，从而周期性的对发电主体11产生压力。图2是本技术实施例的发电主体的示意图，如图2所示，发电主体11的初始状态为开环的形状，在环形开口的两端各具有一个调节端23，当安装在主动脉外壁时需要将两个调节端连接在一起。在发电主体11和调节端23的外表面覆盖有封装层22。发电主体连接有两根输出电极14，用于将发电主体11产生的电能输出。图3是本技术实施例的发电主体的内部结构剖面图，如图3所示，发电主体11的内部为多层薄膜结构，包括位于主体中心层的纳米级压电材料111，以及分别位于压电材料两侧的第一电极层112和第二电极层113。封装层22采用具有生物相容性的柔性高分子绝缘材料，覆盖于发电主体11以及输出电极14的表面，并向发电主体11的外侧延伸形成两侧各一个调节端23。图4是图3中发电主体A区域的局部放大图，如图4所示，位于发电主体11中心层的纳米级压电材料111。第一电极层112和第二电极层113采用金或银等导电率高的薄层材料制成，与纳米级压电材料111相连接。发电主体11在自然状态下为弯曲的环状结构，且其薄膜结构具有良好的弹性，因此能够柔顺的包绕主动脉。在体内植入时，可以通过外科手术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物能脑起搏器，其特征在于，包括：脉冲发生器、刺激电极以及与所述脉冲发生器连接并为其供电的发电部，其中，所述发电部包括发电主体、调节端、输出电极、电能存储单元以及封装层，所述发电主体用于包绕主动脉，以采集主动脉扩张时所产生的机械能，并转化为电能，所述发电主体为多层薄膜结构，包括位于中心层的压电材料层，以及分别位于所述压电材料层两侧的第一电极层和第二电极层，所述调节端位于所述发电主体的两端，用于调节所述发电主体的长度，所述输出电极用于将电能输送给电能存储单元，所述电能存储单元用于存储电能并为所述脉冲发生器和所述刺激电极供电，所述封装层覆盖于所述发电主体、所述调节端、所述输出电极、所述脉冲发生器以及所述刺激电极表面。

【技术特征摘要】
1.一种生物能脑起搏器，其特征在于，包括：
脉冲发生器、刺激电极以及
与所述脉冲发生器连接并为其供电的发电部，
其中，所述发电部包括发电主体、调节端、输出电极、电能存储
单元以及封装层，
所述发电主体用于包绕主动脉，以采集主动脉扩张时所产生的机
械能，并转化为电能，
所述发电主体为多层薄膜结构，包括位于中心层的压电材料层，
以及分别位于所述压电材料层两侧的第一电极层和第二电极层，
所述调节端位于所述发电主体的两端，用于调节所述发电主体的
长度，
所述输出电极用于将电能输送给电能存储单元，
所述电能存储单元用于存储电能并为所述脉冲发生器和所述刺
激电极供电，
所述封装层覆盖于所述发电主体、所述调节端、所述输出电极、
所述脉冲发生器以及所述刺激电极表面。
2.如权利要求1所述的生物能脑起搏器，其特征在于：
其中，所述电能存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，曲丹，徐志云，
申请(专利权)人：中国人民解放军第二军医大学，
类型：新型
国别省市：上海;31