一种摩擦电纳米发电机及其应用制造技术

本申请涉及一种摩擦电纳米发电机及其应用。所述摩擦电纳米发电机为旋转轮盘结构摩擦电纳米发电机，其包括定子和位于定子上方并与之接触的转子，且所述定子和转子均固定于转轴上；所述定子包括固定电极层，所述固定电极层由两组电极网络组成，每组电极网络中均包括至少两个呈放射状排列的扇形电极，且每组电极网络中的扇形电极之间相互连接；所述转子包括旋转层，所述旋转层上包括至少两个扇形的摩擦材料，所述摩擦材料与所述固定电极层接触。基于所述TENG制备的肿瘤电场治疗系统提供的高电压小电流，可以直接抑制癌细胞的细胞增殖行为，且所述肿瘤电场治疗系统可以为穿戴式/植入式肿瘤电场治疗系统，能做到小型化、集成化和智能化。和智能化。和智能化。

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦电纳米发电机及其应用


[0001]本申请涉及癌症治疗
，尤其是涉及一种摩擦电纳米发电机及其在制备肿瘤电场治疗系统中的应用。

技术介绍

[0002]肿瘤电场治疗（TTFields）是一种创新的非侵入性治疗方法，它使用低强度和中频电场来治疗癌症。TTFields通过向肿瘤部位传递连续的交流电场，选择性地破坏有丝分裂并杀死快速分裂的癌细胞。作为一种非侵入性的抗有丝分裂治疗，TTFields选择性地影响分裂细胞，而静止细胞保持完整。美国食品和药物管理局（FDA）分别于2011年和2015年批准了电场疗法治疗复发性胶质母细胞瘤（GBM），以及电场疗法联合替莫唑胺用于治疗新诊断的GBM。2019年5月FDA批准 TTFields用于与化疗联合治疗恶性胸膜间皮瘤（MPM）患者的一线治疗。
[0003]目前为体内和体外（IOB）电刺激（ES）而开发的解决方案缺乏舒适、实用和独立使用所必需的自主特征。患者需要连续佩戴肿瘤电场治疗装置，中断时间最小，每天超过18小时，这不可避免地需要改变生活方式，从而导致生活方式的缺陷。TTFields的治疗费用约为每月21000美元，这对于长期的治疗来说是非常高昂的。TTFields设备通过皮肤递送电场，其对位于躯体深部的肿瘤不能直接作用，在治疗深部肿瘤方面面临着巨大的挑战。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的不足，本申请提供一种摩擦电纳米发电机（TENG），该摩擦电纳米发电机可以将人体日常运动中的机械能转化为电能，同时具有智能、灵活、柔性、可生物降解等特点。基于所述摩擦电纳米发电机制备的肿瘤电场治疗系统提供的高电压小电流，可以直接抑制癌细胞的细胞增殖行为，且所述肿瘤电场治疗系统可以为穿戴式/植入式肿瘤电场治疗系统，能做到小型化、集成化和智能化，解决了目前传统的穿戴式肿瘤电场治疗设备无法直接作用于深部肿瘤、装置复杂不便于日常使用、治疗费用高昂等问题。
[0005]为此，本申请第一方面提供了一种摩擦电纳米发电机，所述摩擦电纳米发电机为旋转轮盘结构摩擦电纳米发电机，其包括定子和位于定子上方并与之接触的转子，所述定子和转子均固定于转轴上；所述定子包括固定电极层，所述固定电极层由两组电极网络组成，每组电极网络中均包括至少两个呈放射状排列的扇形电极，且每组电极网络中的扇形电极之间相互连接；所述转子包括旋转层，所述旋转层上包括至少两个扇形的摩擦材料，所述摩擦材料与所述固定电极层接触。
[0006]本申请中，所述旋转层上的摩擦材料与固定电极层上的电极网络相接触，在驱动机构的作用下，旋转层上的摩擦材料转动，通过与两组电极网络的摩擦产生高电压小电流输出，该高电压小电流能够对肿瘤细胞施加交变电场。
[0007]本申请中，所述扇形电极的内径可以为30~40mm，外径可以为70~80mm，中心角可以为45~60度；所述扇形的摩擦材料的内径可以为30~40mm，外径可以为70~80mm，中心角可以
为45~60度。
[0008]在一些实施方式中，所述转子还包括旋转层基材，且所述旋转层基材与所述旋转层上的摩擦材料之间设置有扇形的缓冲层。
[0009]本申请中，所设置的缓冲层能够起到缓冲和保持转子平衡的作用，进而保证摩擦材料与电极网络的有效接触，减少装配或操作时装置难度。同时所设置的缓冲层能够使摩擦材料与电极网络实现软接触，减轻器件磨损和电荷损耗。
[0010]本申请对所述旋转基材的形状没有明确限定。例如，所述旋转基材的形状可以为方形板或圆形板等。在一些具体实施方式中，所述旋转基材的形状为圆形板，其直径可以为70~80mm，厚度可以为8 ~10mm。
[0011]本申请中，所述旋转基材的材质具有绝缘性特性，例如亚克力基底。在一些具体实施方式中，所述旋转基材可以为直径为80mm的圆形丙烯酸板。
[0012]本申请中，所述转轴位于旋转基材的正中心，确保转子的动平衡以减少振动，降低机械损耗。
[0013]本申请中，所述转子可以为旋转基材表面承载有扇形的摩擦材料和缓冲层的凸台结构。
[0014]在一些优选的实施方式中，所述摩擦材料的边缘包覆所述缓冲层。通过上述设置可以防止摩擦材料在旋转的过程中边缘翘起。
[0015]在一些优选的实施方式中，所述缓冲层的厚度为5~8 mm。
[0016]本申请中，通过将所述缓冲层的厚度控制在5~8 mm，能够将所述缓冲层的作用发挥到最佳。若所述缓冲层的厚度太薄，缓冲层的缓冲作用会下降；若缓冲层的厚度太厚，不仅会浪费材料，同时也会使转子转动时振动过大，降低电荷产生的效率。
[0017]本申请中，所述扇形的缓冲层的内径可以为30~40mm，外径可以为70~80mm，中心角可以为45~60度。
[0018]在一些实施方式中，所述缓冲层的材料为有回弹功能的材料。
[0019]本申请中，通过选用有回弹功能的材料作为缓冲层的材料才能发挥所述缓冲层的缓冲作用。
[0020]在一些具体实施方式中，所述有回弹功能的材料选自泡沫、软胶质、海绵和橡胶中的至少一种。
[0021]在一些实施方式中，每组电极网络中的扇形电极个数相同，均为3~4个。
[0022]在一些具体实施方式中，每组电极网络中的扇形电极个数均为4个。
[0023]在一些实施方式中，所述两组电极网络中的扇形电极间隔排布。
[0024]在一些实施方式中，所述扇形电极为扇形铜电极。
[0025]在一些实施方式中，所述定子还包括绝缘基体，所述固定电极层固定于所述绝缘基体上。
[0026]本申请中，所述绝缘基体起支撑作用，上面承载有由扇形铜电极构成的电极网络，可以采用PCB加工工艺整体设计。本申请，所述绝缘基体的材质可以为FR
‑
4环氧树脂、丙烯酸等。
[0027]在一些具体实施方式中，所述绝缘基体的形状为圆形板，其直径可以（80~100） mm，厚度可以为（8~10） mm。在另一些具体实施方式中，所述绝缘基体的形状为方形板，其尺
寸可以（80~100） mm
×
（80~100） mm
×
（8~10） mm。
[0028]在一些实施方式中，所述定子还包括正极引线和负极引线；所述正极引线和负极引线分别与两组电极网络中的一组相连。
[0029]本申请中，与所述正极引线相连的电极网络为正极电极网络，与所述负极引线相连的电极网络为负极电极网络。
[0030]本申请中，所述正极引线和负极引线的线宽可以为10mil，正极引线和负极引线的表面有阻焊，通过过孔引线至电路板背面。
[0031]在一些实施方式中，所述扇形的摩擦材料的个数为3~4个。
[0032]在一些具体实施方式中，所述扇形的摩擦材料的个数为4个。此时扇形的缓冲层的个数也为4个。
[0033]在一些实施方式中，所述摩擦材料的厚度为60~80μm，例如为80μm。
[0034]在一些实施方式中，所述摩擦材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述摩擦电纳米发电机为旋转轮盘结构摩擦电纳米发电机，其包括定子和位于定子上方并与之接触的转子，且所述定子和转子均固定于转轴上；所述定子包括固定电极层，所述固定电极层由两组电极网络组成，每组电极网络中均包括至少两个呈放射状排列的扇形电极，且每组电极网络中的扇形电极之间相互连接；所述转子包括旋转层，所述旋转层上包括至少两个扇形的摩擦材料，所述摩擦材料与所述固定电极层接触。2. 根据权利要求1所述的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述转子还包括旋转层基材，且所述旋转层基材与所述旋转层上的摩擦材料之间设置有扇形的缓冲层；优选地，所述摩擦材料的边缘包覆所述缓冲层；进一步优选地，所述缓冲层的厚度为5~8 mm。3.根据权利要求2所述的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述缓冲层的材料为有回弹功能的材料；优选地，所述有回弹功能的材料选自泡沫、软胶质、海绵和橡胶中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的摩擦电纳米发电机，其特征在于，每组电极网络中的扇形电极个数相同，均为3~4个；优选地，所述两...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎锦义，陈梅华，张岩，崔鑫，康孟哲，
申请(专利权)人：四川省肿瘤医院，
类型：发明
国别省市：