[發明專利]用于驅動人體內植入醫療器械的微創供電裝置

有效

• 申請號: 200710062602.X
• 申請日: 2007-01-11
• 公開（公告）號: CN101219257A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 劉靜;韋曉娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: A61N1/378
• 分類號: A61N1/378
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳華

技術領域

本發明涉及一種可對植入式醫療器械提供電能的方法，特別涉及一種采用插入體內微機電系統周圍的一對或多對微細電極，根據需要隨時提供形式多樣的電能的方法，由此以微創方式實現電源供應。

背景技術

當前，隨著醫學技術的飛速發展，滿足各類治療及診斷目的的植入人體式醫用裝置的種類日益增多，如可植入式起搏器、除顫器、監護器、神經刺激器及藥物泵等。在這些醫療器械的工作中，供電技術始終是一個關鍵。長期以來，就植入式微器件能源供應技術的開發，一直為世界各國所高度重視，但進展有限。近年來，隨著大量植入器件的提出和相繼研制成功，更使長壽命、高效、可靈活充電的植入式微能源系統的研發被提升到一個至關重要的地位。由于任何電池的壽命總是有限的，因此，對體內器件實施有效充電成為一個重要需求。無疑，對于植入人體的醫用裝置，必須盡量減小或消除因充電對組織的傷害。也就是說，無創或微創式供能系統更具價值。

目前，在各種植入式能源技術中，溫差電池在一定程度上能滿足這一要求。此方面如，基于放射性同位素在核衰變過程中釋放熱量驅動的熱電轉換器，不過因采用放射性同位素燃料，該類設備的集成及封裝工藝比較復雜，使用起來有一定安全風險。此外，人們也在考慮直接利用人體自身熱量供電的溫差電池，依靠組織內天然存在的溫度梯度來驅動熱電器件產生電力，一般在1℃溫差下可獲得微瓦到毫瓦量級的電能輸出，已可用于驅動微電器件。近期，有研究者還提出采用體外輔助加熱或冷卻來提升組織內部溫梯度，進而增強體內的溫差發電功率，也可達到無損供能的目的，但這類方法中，由于組織導熱性較差，因而輸送能量過程中需要盡可能大的溫差，然而過高或過低的溫度會對皮膚造成燒傷或凍傷。至今，利用無損方法實現對體內植入電器充電的方法十分有限，且大多存在充電量不足的問題。為此，本發明提供一種微創式充電方法，可確保體內器件的能源供應與常規體外器件一致，且對人體的傷害性較小。本方案在于，采用在體內植入式醫療器械周圍插入一對或多對微細電極，根據需要隨時提供形式多樣的電能，充電后移走供電電極即可。該方法是實現由體外供電的新型措施。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種用于驅動人體內植入醫療器械的微創供電裝置，本裝置可采用插入體內植入式醫療器械周圍的一對微細電極，根據需要隨時提供形式多樣的供電，以滿足體內植入式醫療器械的電能需求。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的用于驅動人體植入式醫療器械充電的微創供電裝置，包括供電電極和置入于人體內的充電器；

所述供電電極為自帶20-36V電源的至少一對電極6；

所述置入于人體內的充電器包括：一充電器外殼、貼于入所述充電器外殼表面內的與生物體相容的一對鈦金屬片1、具有一對輸入電極和一對輸出電極的充電電池3、與檢測電路相連的控制開關2；

所述鈦金屬片1與人體組織皮膚直接接觸，并通過由集成電路構成的檢測電路相連的控制開關2與所述充電電池3的輸入電極相連；

所述充電電池3的輸出電極通過由集成電路構成的檢測電路相連的控制開關2與植入式醫療器械A相連；

所述插入電極6的正、負電極分別由針狀電極上部和電極下部組成，所述電極下部為針狀電極上部延伸的針狀電極下部，或為與所述針狀上部相連的下端面上帶有微針陣列8的板狀貼附式電極下部；

所述電極下部為不銹鋼或鎳鈦合金記憶金屬材質的電極下部；

所述插入電極6的正、負電極的電極下部的端部呈針狀，直徑在20nm到5mm之間；

所述板狀貼附式電極下部的微針陣列8的每一微針長度在0.08mm到45mm之間；

所述的充電電池3為1到10個充電電池并聯或者串聯組合而成。

本發明的用于驅動人體內植入醫療器械的微創供電裝置，其優點如下：結構簡單；供電電極的供電方式比較靈活，可以根據不同的需要采用相應的供電方式；同時，該供電裝置還能根據植入式醫療器械內充電電池的需要直接從體外傳送相應波形的電能，如三角波，方波，正弦波等。至今國內外文獻中尚未報道這類裝置。

本發明充分地利用了微創技術，降低了對人體的損傷。在供電的時候，因為人體能夠承受36V的安全電壓，故兩個微創式的插入電極帶入的電壓不能太高。這對于微型電器易于滿足。微創式供電電極和充電盒，結構簡單，它可根據需要隨時充電，是一種長壽命能源系統，可以應用于生物微電子機械系統，特別是植入式醫療器件以及組織工程領域中正在發展的半生物-半電器裝置。