[发明专利]一种自驱动能量收集骨科内植物装置

说明书

本发明公开了一种自驱动能量收集骨科内植物装置，包括关节假体内植物和非关节假体内植物；关节假体内植物包括上关节假体、下关节假体、至少一个发电模块、第一电能管理存储模块和第一供电模块；非关节假体内植物包括第四发电模块、第二电能管理存储模块、第二供电模块和融合器材料。本发明了设计一种自驱动能量收集骨科内植物装置，通过自驱式发电并收集能量，可以直接为智能化骨科内植物供电，实现了能量收集部位与应用场景的紧密连接，成为独立于收集呼吸和心跳等其他系统的能量的自驱动能量收集骨科内植物的装置。

技术领域

本发明属于医疗保健技术领域，具体涉及一种自驱动能量收集骨科内植物装置。

背景技术

植入式医疗电子器件在近几十年来经历了飞速的发展，它能够有效地提高患者的生活质量并延长患者的寿命。目前，植入式医疗电子器件作为医疗诊断工具被已经被应用于各种疾病的诊疗中，这些器件包括起搏器、植入式除颤器、人工耳蜗、深脑、神经和骨骼刺激器等。目前大多数植入式医疗电子器件均由电池供电。然而，电池容量限制了植入式医疗器件的使用寿命。另外，电池也占据植入式电子器件大部分的重量和体积。针对电池的寿命问题，无线充电技术提供了一种无创充电的方案，用于人体的无线充电技术又名“经皮能量传输系统”。但目前无线充电方式的能量传递效率较低，功率小，需要配置专门的充电设备定时定点进行充电，并且充电设备体积较大，无法满足便携充电的要求，充电过程中电子器件的发热也使其存在一定的安全隐患。因此，如何有效地向植入式医疗器件提供足够的电能，维持其长期、稳定且可靠地运行，实现其预期的功能，是研究人员目前面临的主要问题之一。

骨科内植物产品，主要包括脊柱类产品、创伤类产品、人工关节类产品、神经外科产品(颅骨修复钛网)和骨科运动医学类产品等。常见的骨科内植物有椎间融合器、骨科接骨板、钉棒固定系统、髋关节假体、膝关节假体、人工椎体、髓内钉、肘关节假体、腕关节假体、肩关节假体、踝关节假体、螺钉、钛网、植入式人工半月板和人工韧带锚定螺钉等。

在骨科领域，目前正在研发许多植入式医疗电子器件和智能化骨科内植物，这些内植物在体能够发挥很好的效果，但这些装置的电池寿命有限，当电池耗尽时需二次更换，这增加了对患者的伤害和经济负担。经皮能量传输系统虽然能够对人体内植入式医疗电子器件和智能化内植物进行无线充电，但是其能量传递效率低，功率小，并且仍然需要定期充电，给患者的生活带来诸多不便，可能降低患者的依从性，导致治疗或监测效果的下降。充电时的发热问题也使该系统存在一定的安全隐患。因此需要一种能够长期使用、高效安全、稳定且无需更换电池和无需定期充电的自驱式供电装置。现有能源收集器件主要以心跳、血管搏动、呼吸、肢体运动等机械能作为主要能量来源。缺乏骨科内置物专用的供电装置。并且目前的能量收集器件的应用场景部位需要在功能部位的附近，无法实现远距离的供电，因此骨科内植物的供电系统不能依靠其他较远系统的能量收集装置来实现。

因此，现阶段亟待一种能够收集在体骨科内植物在日常活动中产生的机械能、并将能量转化为电能为该智能化骨科内植物提供稳定持续电源的装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决为智能化骨科内植物提供稳定持续电源的问题，提出了一种自驱动能量收集骨科内植物装置。

本发明的技术方案是：一种自驱动能量收集骨科内植物装置包括关节假体内植物和非关节假体内植物；

关节假体内植物包括上关节假体、下关节假体、至少一个发电模块、第一电能管理存储模块和第一供电模块；发电模块包括第一发电模块、第二发电模块和/或第三发电模块；

上关节假体和下关节假体固定连接；第一发电模块、第二发电模块、第三发电模块、第一电能管理存储模块和第一供电模块均固定设置于上关节假体和/或下关节假体内；第一发电模块、第二发电模块和第三发电模块均与第一电能管理存储模块通信连接；第一电能管理存储模块和第一供电模块电性连接；

非关节假体内植物包括第四发电模块、第二电能管理存储模块、第二供电模块和融合器材料；