一種基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，主要是指利用超聲波來實現(xiàn)對于植入人體內(nèi)的有 源醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行充電，更加具體地來說，特別是涉及一種基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電 式醫(yī)療植入裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著對1-3型壓電復(fù)合材料的研宄的不斷深入，現(xiàn)有的1-3型壓電復(fù)合材料技術(shù) 較為成熟，而且也逐漸地被應(yīng)用到各種電子設(shè)備中。1-3型壓電復(fù)合材料作為傳感器敏感元 件的原理是其具有的壓電效應(yīng)，1-3型壓電復(fù)合材料是由一維的壓電陶瓷柱平行地排列于 三維連通的聚合物43中，且復(fù)合材料的極化方向垂直于電極面而構(gòu)成的兩相壓電復(fù)合材 料。在利用橫向壓電效應(yīng)的1-3型壓電復(fù)合材料中，每個壓電陶瓷單元的極化方向與所施 加的電場方向平行，即沿著1-3型壓電復(fù)合材料的厚度方向；而如果是利用縱向壓電效應(yīng) 的情況恰好相反。在高精度領(lǐng)域，不同形狀和大小的1-3型壓電復(fù)合材料，其性能也將有巨 大的差異，不同應(yīng)用環(huán)境其所對1-3型壓電復(fù)合材料性能的需求也不相同，需要根據(jù)具體 情況進(jìn)行研宄。
[0003] 另外，在有源植入式醫(yī)療設(shè)備中，例如醫(yī)療植入裝置、耳蝸植入裝置等?，F(xiàn)有的醫(yī) 療技術(shù)中，是通過外科或者內(nèi)科手段將有源植入式醫(yī)療設(shè)備安置在人體內(nèi)，并使其在體內(nèi) 工作。不過隨著使用時間的推移，為設(shè)備提供電源的電池將耗盡，此時需要對電池進(jìn)行更 換?，F(xiàn)有的作法主要是通過手術(shù)的方式進(jìn)行電池更換，不過這給患者帶來了巨大的痛苦和 潛在的風(fēng)險。即使采用了最新的鋰電池，其壽命一般也只能維持5-8年，電池儲能一旦耗 盡，需要再次手術(shù)更換電池，甚至更換整個系統(tǒng)，從而增加了病人的痛苦，同時也增加了病 人的經(jīng)濟(jì)壓力。
[0004] 總之，基于現(xiàn)有技術(shù)中有源植入式醫(yī)療設(shè)備普遍存在著電池供電時間有限的問 題，而如何改進(jìn)有源植入式醫(yī)療設(shè)備在體內(nèi)電池具有可續(xù)航能力就成了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟 待解決的問題。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種基于1-3型壓電 復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入裝置及系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，通過手術(shù)的方式對植入人 體內(nèi)的有源醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行充電所帶的皮膚損傷、手術(shù)感染以及身體疼痛的問題，以提供一 種更安全、有效、更長久、無污染的供電技術(shù)。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供以下技術(shù)方案：
[0007] 方案一
[0008] 一種基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入裝置，至少包括醫(yī)療植入裝置和 為所述醫(yī)療植入裝置提供電源的電源模塊、以及由1-3型壓電復(fù)合材料制成的換能片和整 流電路，為1-3型壓電復(fù)合材料的換能片、整流電路及電源模塊依次連接，由1-3型壓電復(fù) 合材料制成的所述換能片將輸入的聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號并將其輸出至所述整流電路中， 所述整流電路將所述電信號轉(zhuǎn)換為適于為所述電源模塊進(jìn)行充電的直流電信號，所述電源 模塊接收所述直流電信號進(jìn)行充電。
[0009] 作為上述基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入裝置的優(yōu)選方案，所述換能 片的形狀為圓柱形，且換能片的直徑為2-5個所接收聲波信號的波長。
[0010] 作為上述基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入裝置的優(yōu)選方案，所述整流 電路為整流電路或AC/DC電路芯片。
[0011] 作為上述基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入裝置的優(yōu)選方案，所述電源 模塊為適于充電的鋰電池。
[0012] 方案二
[0013] 另外，本實用新型還提供了一種基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入系 統(tǒng)，至少包括醫(yī)療植入裝置和為所述醫(yī)療植入裝置提供電源的電源模塊、以及聲波輸出裝 置、換能片、整流電路，所述換能片、整流電路以及電源模塊依次連接，所述聲波輸出裝置向 換能片發(fā)射超聲波信號，所述換能片接收所述超聲波信號并將其轉(zhuǎn)換成電信號予以輸出， 所述整流電路接收所述電信號并將其轉(zhuǎn)換成適于為所述電源模塊進(jìn)行充電的直流電信號， 所述電源模塊接收所述直流電信號進(jìn)行充電。
[0014] 作為上述基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入系統(tǒng)的優(yōu)選方案，還包括一 B超探頭和供連接所述B超探頭的B超裝置，且所述B超探頭設(shè)置于所述聲波輸出裝置上。
[0015] 作為上述基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述聲波 輸出裝置輸出的超聲波信號為脈沖式聚焦超聲波。
[0016] 作為上述基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述脈沖 式聚焦超聲波的占空比小于等于10%。
[0017] 作為上述基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述聲波 輸出裝置為聚焦換能器。
[0018] 如上所述，本實用新型具有以下有益效果：（1)本實用新型創(chuàng)新地采用1-3型壓電 復(fù)合材料作為能量轉(zhuǎn)換介質(zhì)，并配合整流電路一起設(shè)置在醫(yī)療植入裝置中，從而提供一種 可充電式的心臟起搏裝置，有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)中，需要通過手術(shù)的方式來實現(xiàn)對醫(yī)療 植入裝置中電池的更換的問題，進(jìn)而降低了患者的手術(shù)帶來的意外風(fēng)險和疼痛；另外，本實 用新型中的基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入系統(tǒng)可以通過聲波輸出裝置來向 為1-3型壓電復(fù)合材料的換能片發(fā)射輸出超聲波信號，從而可以實現(xiàn)高效的能量傳遞和轉(zhuǎn) 換，進(jìn)而實現(xiàn)對于醫(yī)療植入裝置中電源模塊的快速充電。
【附圖說明】
[0019] 圖1顯示為本實用新型一種基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入裝置的原 理示意圖。
[0020] 圖2顯示為基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入系統(tǒng)的原理示意圖。
[0021] 圖3顯示為上圖2中所述基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入系統(tǒng)與B超 裝置配合實施的原理示意圖。
[0022] 圖4顯示為一種圓形結(jié)構(gòu)的1-3型壓電復(fù)合材料來實現(xiàn)的換能片示意圖。
[0023] 圖5顯示為諧振頻率為0. 8MHz的1-3型壓電復(fù)合材料換能片和PZT-5壓電材料 換能片的阻抗對比曲線圖。
[0024] 附圖標(biāo)號說明
[0025] 10醫(yī)療植入裝置
[0026] 20 電源模塊
[0027] 30整流電路
[0028] 40換能片
[0029] 41a上電極
[0030] 41b下電極
[0031] 42壓電陶瓷方柱
[0032] 43聚合物
[0033] 50聲波輸出裝置
[0034] 60 B超探頭
[0035] 70 B超裝置
【具體實施方式】
[0036] 以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說 明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另 外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng) 用，在沒有背離本實用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況 下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0037] 需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本 構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀 及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局 型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0038] 實施例一
[0039] 請參考圖1，示出了一種快速可充電式心臟起搏裝置的原理示意圖，如圖所示，所 述基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入裝置10至少包括醫(yī)療植入裝置10和為所述 醫(yī)療植入裝置10提供電源的電源模塊20、以及由1-3型壓電復(fù)合材料制成的換能片40和 整流電路30,有1-3型壓電復(fù)合材料構(gòu)成的換能片40、整流電路30及電源模塊20依次連 接，由1-3型壓電復(fù)合材料制成的所述換能片40將輸入的聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號并將其輸 出至所述整流電路30中，所述整流電路30將所述電信號轉(zhuǎn)換為適于為所述電源模塊20進(jìn) 行充電的直流電信號，所述電源模塊20接收所述直流電信號進(jìn)行充電。
[0040] 通過上述基于1-3型壓電復(fù)合材料的充電式醫(yī)療植入裝置10,將其植入到人體內(nèi) 后并在其電源將要耗盡時，可在體外向其換能片40發(fā)射超聲波信號，并利用由1-3型壓電 復(fù)合材料制成的換能片40將該超聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)而在經(jīng)由整流電路30對該電 信號進(jìn)行整流后為醫(yī)療植入裝置10中的電源模塊20提供直流電信號以進(jìn)行快速充電，從 而避免了現(xiàn)有做法中通過手術(shù)的手段來進(jìn)行醫(yī)療植入裝置10中電池更換的問題。
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