[发明专利]一种基于红外光远程充电的柔性植入式电源的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于医学电子技术领域，具体涉及一种基于红外光远程充电的柔 性植入式电源的制造方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对植入式医疗设备的需求将会越来越大。植 入式设备能够在体内长期稳定地工作首先要求具有可靠、高效的能量供给单 元。由于其工作环境特殊且与人的生命息息相关，人体植入式医疗设备的供 电电源具有一些特殊的要求。例如，小型化，使用时间长，柔性，密封性好， 与人体的生物相容性好等。其中，电源的长期、稳定供给更是重中之重。植 入式设备的能量供给方式目前主要有两类：植入式电池和经表皮非接触能量 传输。其中植入式电池具有安全可靠、能量密度高、自放电小、可以全密封 等特点，但当电能耗尽时，病人需要通过外科手术来更换体内的电池。而二 次手术会给病人带来精神和肉体上的痛苦，以及不菲的经济负担。经表皮非 接触能量传输是通过电磁感应以磁场的形式将至于体外的能量源透过人体的 皮肤传输至体内植入设备。它解决了植入式电池电能耗尽后需手术更换的问 题，且没有物理连接，避免感染。但是通过电磁感应方式的电源所采用的材 料都是金属的，电源的柔性受到了限制。

随着新技术的发展，人们利用磁、声、光、热等领域的技术来给人体植 入电子设备提供电能。例如某些研究利用压电材料将人体某些器官运动的机 械能转化为电能，供植入人体的医疗设备正常运作，但人体内部环境复杂， 这种靠自身机械能的能量转换方式并不稳定。而磁、声、热等能量场的能量 传输距离又受到限制。因此要进一步实现远程无线的能量传输，实现植入式 设备的自供电，必须选用一种穿透性强、传输距离远的能量源，而且植入式 电源的材料也面临柔性和生物兼容性等技术难题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于红外光 远程充电的柔性植入式电源的制造方法，利用热释电效应，直接给植入式电 源充电。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于红外光远程充电的柔性植入式电源的制造方法，包括以下步 骤：

1)在热释电薄膜上制作微阵列结构，得到结构化的热释电薄膜；

2)在结构化的热释电薄膜上下两面的一端各溅射一层金属薄膜，然后在 结构化的热释电薄膜上下两面制备透明电极薄膜，使透明电极薄膜一侧搭在 金属薄膜上，用导电银浆将铜导线固定在金属薄膜上，完成柔性植入式电源 的制备；

3)将PDMS滴涂在柔性植入式电源上，使柔性植入式电源完全被PDMS 薄膜包围住，只露出铜导线，然后加热至65℃，保持4个小时固化；

将柔性植入式电源接入电路中，红外光照射柔性植入式电源实现光能向 电能的转换，通过控制红外光照射的强度和频率实现不同的光-热-电转换效 率。

所述的步骤1)中所用的热释电薄膜为柔性的热释电材料，包括PVDF 和PMN-PT。

所述的步骤1)中热释电薄膜的厚度为30-100μm。

所述的步骤1)中在热释电薄膜上制作微阵列结构的方法包括纳米压印 法、湿法刻蚀或干法刻蚀。

所述的步骤1)中热释电薄膜上的微阵列结构包括圆孔阵列、方孔阵列 和通槽阵列，圆孔阵列的孔径为50-100μm，孔间距为100-150μm，孔深为 10-50μm；方孔阵列的孔宽为50-100μm，孔间距为100-150μm，孔深为 10-50μm；通槽阵列的槽宽为50-100μm，槽间距为100-150μm，槽深为 10-50μm。

所述的步骤2)中的金属薄膜包括金、银或铜，厚度为10-50nm。

所述的步骤2)中透明电极薄膜包括PEDOT、石墨烯或ITO。

所述的步骤2)中在结构化的热释电薄膜上下两面制备透明电极薄膜的 制备方法包括湿法转移法、旋涂法或磁控溅射方法。

所述的步骤3)中红外光的波段在760-1500nm。

本发明的优点在于：