[发明专利]一种具有充电管理技术的自供能无线起搏器

说明书

本发明属于医学工程和植入医疗器械领域，具体涉及一种体内具有充电管理技术的自供能无线心脏起搏器，其特征在于：具有脉冲发生器模块、通信模块和处理器模块，还包括能量收集模块，电流转换模块，充电管理模块；其中，折叠梁型、螺旋弹簧型或十字型压电材料组成的能量收集模块可以收集利用心脏搏动和血液流动的动能，经由电流转换模块向蓄电装置充电。充电管理模块，具有充电阈值管理、过充保护和短路保护的功能，将电流转换模块转换的直流电信号安全、有序、高效储存到蓄电装置当中；本发明首创高效的收集心脏的动能，同时还负责对充电过程进行管理，提高电池寿命以及充电过程的安全性，延长了起搏器的使用时间的同时，可以增加由供电限制而减少的起搏器电生理功能等。

技术领域

本发明属于三类有源植入医疗器械，涉及一种具有充电管理功能的自供能无线心脏起搏器，属于医疗器械领域。

背景技术

心脏起搏器广泛用于治疗心律失常所致的心脏功能障碍疾病，据来自卫生部的消息，我国每年约有50多万人死于房颤引起的猝死（心源性猝死），而心脏起搏器作为治疗心源性猝死的有效治疗手段，可以24小时不间断地对病人心率进行监测，一旦发现病人心率异常（过快或过缓），起搏器即会在十几秒钟内通过医生事先设定的治疗方案自动纠正异常心率，使其恢复正常的跳动。成功率可达百分之百。目前全球范围内，已经有400多万病人接受心脏起搏器治疗，而且还在以每年40多万速度增长。

传统起搏器存在诸多如导线疲劳损伤、系统感染率高、更换电池难、囊袋破损等方面的问题。无线起搏器凭借其体积小、无导线、寿命长、感染率低等众多优点，克服传统起搏器的不足，无线心脏起搏器开始受到人们广泛重视。同时由于无线心脏起搏器体积只有传统起搏器的十分之一，制约了内部电池容量和芯片的大小，造成目前无线心脏起搏器功能比较单一，只能实现单腔起搏的现状。无线心脏起搏器功能需要不断拓展，内部电路和芯片部分在目前的工艺下难以实现更加的集成化和微小化，所以缩小电池体积成为主要研究方向。

现有的无线心脏起搏器，由不可充电电池提供能量。有些已经公布的专利利用体内能量充电电池用于起搏器，通过目前压电材料发电的无线起搏器技术中，使用充电管理技术来保证起搏器的安全性和有效性是个需要解决的问题。本专利描述了一种具有充电管理技术的无线起搏器方法。

专利CN105680721A公开了一种基于体内MEMS微振动能源收集的心脏起搏器能源系统，通过MEMS微振动能量收集模块收集心脏的微振动转换为电能给起搏器系统供电，当MEMS微振动能量收集模块收集的能量不足以给起搏器系统供电时，切换为不可充电的锂电池供电，该专利需要能量收集模块具有非常高的能量转换效率，才可以显著延长电池的使用时间；

专利CN104174113A公开了一种用于心脏起搏器的能量采集装置，该发明专利通过插入心脏的电极导线收集心脏动能。

Mathieu A, Aubry B, Chhim E,等发表了《Powering Pacemakers from HeartPressure Variation with Piezoelectric Energy Harvesters》，该文章研发了一种为新一代无线起搏器供电的压电设备，此无线起搏器系统没有电池，直接由压电设备供电，同时提出了一种压电材料实施方案为悬臂梁型压电材料。

Deterre M, Lefeuvre E, Zhu Y等发表《Micro blood pressure energyharvester for intracardiac pacemaker》，提出一种持久的为无线起搏器供能的压电装置，将平面螺旋压电材料封装在无线起搏器尾部，尾部能量收集板通过传导装置将收到的压力传导到无线起搏器。该装置长度较长，只接收到能量收集板正面的压力，对侧面的压力的收集效率较低。

专利US20070276444 A1提出一种自供能无导线心脏起搏器，此起搏器系统主要通过心脏或者大动脉内血压变化以及弹簧的拉伸作用带动波纹管来回运动，使线圈内磁通量发生改变，从而产生能量。该方法需要波纹管来回运动切割磁感线产生电能。