[發明專利]基于體內MEMS微振動能源收集的心臟起搏器能源系統

有效

• 申請號: 201610133229.1
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105680721B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 尤睿;崔天宏;尤政;荊高山
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J7/32;H02J9/06;A61N1/372;A61N1/378
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 黃德海

1.一種基于體內MEMS微振動能源收集的心臟起搏器能源系統，其特征在于，包括：

MEMS人體微振動能量收集模塊，用于采集由人體微振動產生的振動能量，并且將所述振動能量轉化為電能，以進行存儲，其中，所述MEMS人體微振動能量收集模塊包括：

MEMS微振動能源器件，通過人體微振動使器件微敏感結構發生周期性形變，進而通過壓電效應持續產生響應的電荷，從而存儲所述電能；微振動能源管理電路，用于對信息采集模塊與脈沖電控模塊進行供電，以及所述MEMS微振動能源器件由MEMS工藝加工而成的中心十字鉸鏈微扭轉梁與邊緣微懸臂梁陣列組成；

MEMS電源磁屏蔽封裝，通過MEMS電鍍、濺射或蒸鍍薄膜沉積，對MEMS微振動能源封裝外殼實現鎳層保護，進而通過MEMS鍵合，實現無縫鍵合封裝；

信息采集模塊，用于采集人體心臟的心電信號以生成起搏操作指令；

脈沖電控模塊，用于根據所述起搏操作指令通過所述MEMS人體微振動能量收集模塊存儲的電能生成脈沖電壓，并通過所述信息采集模塊傳導所述脈沖電壓，以對所述人體心臟進行起搏刺激。

2.根據權利要求1所述的基于體內MEMS微振動能源收集的心臟起搏器能源系統，其特征在于，還包括：

鋰電池；

備用能源切換模塊，在所述振動能量過低或失效時，用于將所述MEMS人體微振動能量收集模塊供電切換為所述鋰電池供電。

3.根據權利要求1所述的基于體內MEMS微振動能源收集的心臟起搏器能源系統，其特征在于，所述信息采集模塊包括：

電極導線，所述電極導線植入所述人體心臟，用于傳導心電信號與所述脈沖電壓；

傳感器，用于采集所述電極導線傳導的心電信號；

微處理器，用于根據所述心電信號按照NBG碼生成所述起搏操作指令。

4.根據權利要求1所述的基于體內MEMS微振動能源收集的心臟起搏器能源系統，其特征在于，所述MEMS微振動能源器件的壓電功能層A材料為PZT與AlN其中的任意一種，對應的MEMS加工工藝為Sol-Gel或磁控濺射。

5.根據權利要求4所述的基于體內MEMS微振動能源收集的心臟起搏器能源系統，其特征在于，采用的等離子體增強化學氣相沉積與低壓化學氣相沉積的加工工藝實現絕緣層SiO₂或Si₃N₄的生長，生長厚度控制在0.3-0.5μm。

6.根據權利要求4所述的基于體內MEMS微振動能源收集的心臟起搏器能源系統，其特征在于，采用的氮氣、氬氣混合磁控濺射MEMS加工工藝實現壓電功能層AlN的生長，生長厚度控制在1-3μm，并且采用電子束蒸發MEMS加工工藝來實現電極層Ti、Pt與Au的生長，Pt、Au的生長厚度控制在0.5-0.8μm，Ti的生長厚度控制在0.04-0.08μm。

7.根據權利要求4所述的基于體內MEMS微振動能源收集的心臟起搏器能源系統，其特征在于，所述MEMS微振動能源器件的十字鉸鏈結構微扭轉梁與邊緣微懸臂梁陣列的形狀、尺寸可實現預設的固有頻率。