[发明专利]一种植入式柔性脉冲发生器

说明书

技术领域

本发明涉及植入式器件领域，具体地，涉及一种植入式柔性脉冲发生器。

背景技术

近年来，植入式脉冲发生器(如心脏起搏器，脑起搏器等)被广泛应用于医学诊断和治疗领域，植入式脉冲发生器(如心脏起搏器，脑起搏器等)被广泛应用于医学诊断和治疗领域，植入式脉冲发生器的体积、质量以及电池续航等方面仍然面临巨大的挑战。

柔性电子技术是近年来掀起的一场电子技术革命，引起全世界的广泛关注并得到了迅速发展。其独特的柔性/延展性以及高效、低成本制造工艺能够极大的减小器件的成本、尺寸和重量，在植入式医疗领域有巨大的应用前景。但为了保证一定的使用寿命，目前植入式医疗器件不得不使用硬质封装的巨大锂电池作为电源，因此整个器件的大部分体积和重量由电池占据，现有电池技术很难兼顾容量和体积利用柔性电子工艺减小器件尺寸的空间非常有限。

摩擦纳米发电机可利用在摩擦电势序列(Triboelectricity series)中位置不同的材料相互接触和/或摩擦时发生电子转移的现象发电。纳米发电机具有柔性、体积小、质量轻等特点，它能够将人体体内外的生物机械运动产生的能量转化为电能，非常适合于驱动植入式、便携式和小型自驱动式电子设备。

因此将柔性纳米发电机与柔性电子技术结合，可能实现植入式器件从电源到功能部分全面柔性化，大幅减小器件的成本、尺寸和重量，从而大大减轻患者的身体负担和经济负担。

发明内容

本发明的目的是提供一种植入式柔性脉冲发生器，将柔性的纳米发电机与柔性电子器件结合，获得柔性的可植入式能量收集，解决现有植入式器件尺寸、重量和续航的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种植入式柔性脉冲发生器，包括层叠设置的能量转化单元、电源管理单元、储能单元和集成电路单元，各单元均为柔性结构，其中，

所述能量转化单元，用于将植入部位的生物机械能转化为电能；

所述电源管理单元，用于将所述能量转化单元产生的电能转化为适于存储于所述储能单元的稳定电能；接受和处理来自所述集成电路单元的反馈信号以及监控所述储能单元的电量情况，并根据监控情况控制所述储能单元的充放电；

所述集成电路单元与电源能量管理单元连接，用于刺激脉冲的产生和放大，以及来自植入体相关信号的采集、分析和反馈。

优选的，所述电源管理单元分别与所述能量转化单元、储能单元和集成电路单元连接，所述储能单元通过电源能量管理单元与所述能量转化单元和集成电路单元连接。

优选的，所述能量转化单元采用纳米发电机。

优选的，所述纳米发电机采用摩擦纳米发电机，其结构包括：

紧密贴合的第一电极层和第一摩擦层；

紧密贴合的第二电极层和第二摩擦层，所述第二摩擦层与第一摩擦层面对面隔开一定空间设置；

两个摩擦层受植入部位器官生物能的作用相互接触分离,在所述第一电极层和第二电极层之间形成电荷流动。

优选的，所述第一摩擦层与第二摩擦层材料的表面得失电子能力不同。

优选的，所述第一摩擦层与第二摩擦层材料为导体、半导体或绝缘体。

优选的，所述第一摩擦层材料为半导体或绝缘体；

所述第二摩擦层材料为导体，略去所述第二电极层。

优选的，所述电源管理单元包括整流电路、变压装置、稳压装置和控制开关。

优选的，所述储能单元采用柔性薄膜电池。

优选的，所述集成电路单元包括信号处理、感知放大、逻辑控制功能。

优选的，所述能量转化单元位于最下层或者最上层。

优选的，所述能量转化单元、电源管理单元、储能单元和集成电路单元分别进行柔性封装。

优选的，还包括柔性封装层，将所述能量转化单元、电源管理单元、储能单元和集成电路单元进行整体柔性封装。

优选的，所述柔性封装层为有机材料、无机材料交替封装形成的多层封装结构；

和/或，所述柔性封装层为有机材料、无机材料混合材料形成单一封装结构。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明提供的植入式柔性脉冲发生器，将柔性的能量转化单元、电源管理单元、储能单元和集成电路单元进行层叠设置，利用体内的生物机械能转化而来的电能来满足器件长期用电需求，解决目前植入式脉冲发生器件的续航问题。