一种植入式心脏起搏装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种植入式心脏起搏装置。

背景技术

心血管疾病的致死率在全球范围内不断攀升，严重危害人类健康。植入式心脏起搏器是治疗心律失常和心力衰竭等严重心脏疾病的最重要设备之一，它通过脉冲发生器发放由电池提供能量的电脉冲，通过导线和电极的传导，刺激电极所接触的心肌，使心脏激动和收缩，从而达到治疗的目的。传统的心脏起搏器通常埋植在上胸部的皮下，导线通过静脉到达心脏，导线顶端的电极固定在心脏的内侧面心肌上。但是，目前的心脏起搏器均由锂电池进行供能，锂电池虽然占据了仪器大部分的体积和重量，但续航能力和工作寿命仍旧有限，一旦电池耗尽，病人不得进行手术更换，而手术会使患者再次面临着感染、出血和其它并发症的风险，且给患者带来新一轮的经济负担和巨大的心理压力。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种植入式心脏起搏装置。

本发明提供了一种植入式心脏起搏装置，包括：心脏起搏器和供电组件，其中，心脏起搏器与供电组件电连接，供电组件具有电能生成部和电能储存部，电能生成部包括：压电单元，贴附在使用者的心脏表面，用于在心脏的作用下产生电流；球囊单元，设置在压电单元与心包之间，用于调整压电单元与心脏之间的距离，电能储存部包括：整流单元，与压电单元电连接，用于将压电单元产生的交电流转化为直流电；储存单元，与整流单元电连接，用于储存整流单元输出的直流电的电能。

在本发明提供的植入式心脏起搏装置，还可以具有这样的特征：其中，电能储存部还包括控制单元，控制单元与储存单元电连接，用于控制储存单元的放电频率。

在本发明提供的植入式心脏起搏装置，还可以具有这样的特征：其中，储存单元为电容器。

在本发明提供的植入式心脏起搏装置，还可以具有这样的特征：其中，心脏起搏器与电容器电连接。

在本发明提供的植入式心脏起搏装置，还可以具有这样的特征：其中，球囊单元包括球囊和输送管，球囊具有空腔，填塞在压电单元与心包之间，输送管的一端与空腔连通。

在本发明提供的植入式心脏起搏装置，还可以具有这样的特征：其中，输送管的另一端与注射器连通。

在本发明提供的植入式心脏起搏装置，还可以具有这样的特征：其中，压电单元包括：压电层，具有依次贴合在一起的第一电极片、压电薄膜以及第二极极片，在心脏的收缩舒张作用下，压电薄膜发生形变，使第一电极片与第二电极片之间产生电势差，从而将心脏产生的生物机械能转换为电能；封装层，为柔性绝缘材料，包裹在压电层上，用于防止压电层漏电。

在本发明提供的植入式心脏起搏装置，还可以具有这样的特征：其中，整流单元为整流器。

发明的作用与效果

根据本发明所提供的植入式心脏起搏装置，包括心脏起搏器和供电组件，心脏起搏器与供电组件电连接，供电组件能够向心脏起搏器供电。供电组件植入使用者的心脏与心包之间，电能生成部的压电单元贴附在使用者的心脏表面，能够将心脏的收缩和舒张产生的生物机械能转化为电能，并将电能以交流电的形式传递；球囊单元设置在压电单元与心包之间，且其体积可以通过充放气调整，能够改变压电单元与心脏之间的距离，使心脏在收缩舒张过程中产生的生物机械能尽可能地传递到压电单元上，从而提高生物机械能到电能的转化率；电能储存部的整流单元与压电单元电连接，能够将压电单元传输出来的交流电转化为直流电，储存单元与整流单元电连接，能够储存整流单元输出的直流电的电能。

所以，本发明的植入式心脏起搏装置无需外部电源，自身供电组件能够将心脏产生的生物机械能转化为电能并储存起来，以供心脏起搏器使用，长效持续为心脏起搏器供电，延长设备使用寿命，避免了反复手术更换电源，提高患者的生存质量，避免给患者带来不必要的痛苦。

附图说明

图1是本发明的实施例中植入式心脏起搏装置的结构示意图；

图2是本发明的实施例中植入式心脏起搏装置的剖面示意图；

图3是本发明的实施例中植入式心脏起搏装置的安装示意图；

图4是图3的A部分的放大图。

附图编号说明：植入式心脏起搏装置1000、供电组件100、电能生成部10、压电单元11、压电层111、第一电极片1111、压电薄膜1112、第二极极片1113、封装层112、球囊单元12、球囊121、空腔1211、输送管122、电能储存部20、整流单元21、储存单元22、控制单元23、心脏201、心包202、心脏起搏器300、脉冲发生器301、电极302。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明一种植入式心脏起搏装置作具体阐述。

<实施例>

本实施例详细描述一种植入式心脏起搏装置的具体结构和使用方式。

图1是本实施例中植入式心脏起搏装置的结构示意图。

如图1所示，植入式心脏起搏装置1000包括供电组件100和心脏起搏器300。

图2是本实施例中供电组件的剖面示意图。

如图2所示，供电组件100包括电能生成部10和电能储存部20。

电能生成部10包括压电单元11以及球囊单元12。

压电单元11包括压电层111和封装层112。压电层111具有依次贴合在一起的第一电极片1111、压电薄膜1112以及第二极极片1113。

当压电薄膜1112发生形变时，能够使分别贴合在其上下表面的第一极片1111和第二极片1113之间产生电势差，从而产生交流电。

本实施例中，压电薄膜1112为压电聚合物薄膜、复合压电薄膜、压电晶体或压电陶瓷薄片材料中的任意一种。

封装层112为柔性绝缘材料，包裹在压电层111的外表面上，防止压电层111漏电。

本实施例中，封装层112为聚四氟乙烯或聚对二甲苯等高分子材料制成。

压电单元11贴附在使用者的心脏201的表面，封装层112与心脏表面接触，随着心脏201的收缩和舒张，压电薄膜1112发生形变，使压电单元11产生交流电，从而将心脏201产生的生物机械能转化为电能。

球囊单元12包括球囊121和输送管122。

球囊121具有空腔1211，球囊121填塞在压电单元11与心包202之间。

输送管122的一端与空腔1211连通，另一端与注射器(图中未示出)连通，在植入手术中，术者使用注射器通过输送管122向空腔1211中充气或放弃，调节球囊121的大小，以调节压电单元11与心脏201之间的距离，使心脏201因收缩舒张产生的生物机械能尽可能多地传递到压电薄膜1112上，令压电单元11的生物机械能到电能的转化率更高。注射器向球囊121内充入的气体可以为氮气、氦气或二氧化碳中的任意一种。

输送管122在充气后可以通过手术缝线结扎闭合，留在使用者体内。

球囊121和输送管122均为生物相容性高分子材料制成。

电能储存部20包括整流单元21、储存单元22以及控制单元23。

整流单元21为整流器。整流单元21安装在球囊121上，分别与压电单元11的第一电极片1111和第二电极片1113电连接，能够将压电单元11输出的交流电转化为直流电并输出。

本实施例中，使用者的心脏201每完成一次收缩舒张，整流单元21输出电压为1V-10V、电流为1mA～10mA的直流电。

储存单元22为电容器。储存单元22安装在球囊121上，与整流单元21电连接，能够储存整流单元21输出的直流电的电能。

控制单元23为控制芯片，安装在球囊121上，与储存单元22连接，能够控制储存单元22的电流输出频率。

心脏起搏器300包括脉冲发生器301与电极302。脉冲发生器301安装在球囊121上，与储存单元22连接，储存单元22在控制单元23的控制下，向脉冲发生器301供电。

电极302设置在使用者的心脏201表面，通过导线与脉冲发生器301连接，能够将脉冲发生器301电脉冲传导到心肌上，从而刺激心肌收缩。

本实施例中使用的心脏起搏器为双腔起搏器。

图3是本实施例中植入式心脏起搏装置的安装示意图，图4是图3的A部分的放大图。

如图3、4所示，本实施例提供的植入式心脏起搏装置1000的工作过程如下：

植入式心脏起搏装置1000植入使用者体内，心脏201舒张时，挤压位于球囊121与心脏201之间的压电单元11，压电单元11的压电薄膜1112受到挤压产生形变。心脏201收缩时，放开位于球囊121与心脏201之间的压电单元11，压电单元11的压电薄膜1112从形变中恢复。压电薄膜1112产生形变又恢复，使得第一电极片1111与第二电极片1113之间产生电势差，压电单元11从而输出交流电，将心脏201因收缩舒张产生的生物机械能转化为电能。整流单元21将压电单元11输出的交流电转化为直流电，并将直流电输出到储存单元22中。控制单元23根据与储存单元22连接的心脏起搏器300的额定功率控制储存单元22输出相应的电流，从而持续向心脏起搏器300的脉冲发生器301供电，电极301将脉冲发生器301发出的电脉冲通过导线传递到心肌，促使心脏201跳动。

实施例的作用与效果

根据本实施例所提供的植入式心脏起搏装置，包括心脏起搏器和供电组件，心脏起搏器与供电组件电连接，供电组件能够向心脏起搏器供电。供电组件植入使用者的心脏与心包之间，电能生成部的压电单元贴附在使用者的心脏表面，能够将心脏的收缩和舒张产生的生物机械能转化为电能，并将电能以交流电的形式传递；球囊单元设置在压电单元与心包之间，且其体积可以通过充放气调整，能够改变压电单元与心脏之间的距离，使心脏在收缩舒张过程中产生的生物机械能尽可能地传递到压电单元上，从而提高生物机械能到电能的转化率；电能储存部的整流单元与压电单元电连接，能够将压电单元传输出来的交流电转化为直流电，储存单元与整流单元电连接，能够储存整流单元输出的直流电的电能。

所以，本实施例的植入式心脏起搏装置无需外部电源，自身供电组件能够将心脏产生的生物机械能转化为电能并储存起来，以供心脏起搏器使用，长效持续为心脏起搏器供电，延长设备使用寿命，且无体外装置，提高患者的生存质量，避免给患者带来不必要的痛苦。

另外，球囊单元的输送管一端与球囊的空腔连通，另一端与注射器连通，使得术者在将植入式生物供电系统填入心脏与心包之间时，可以直接使用注射器向球囊的空腔内充气或放气调整球囊的体积大小，从而改变压电单元与心脏之间的距离。

此外，封装层为柔性绝缘材料制成，能够防止压电层漏电，避免对使用者造成伤害。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

本发明中，术者在植入手术中能够通过注射器向球囊的空腔内充气或放气调整球囊的体积大小，在实际应用中，也可以通过注射器向球囊的空腔内注射0.9％的氯化钠溶液来调整球囊的体积大小。

本发明中使用的是双腔心脏起搏器，在实际应用中，使用其它类型的单腔起搏器、三腔起搏器等均能取得与本发明相同的技术效果。