生物能电子耳蜗.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 203693839 U (45)授权公告日 2014.07.09 CN 203693839 U (21)申请号 201320870369.9 (22)申请日 2013.12.26 A61F 2/18(2006.01) A61F 11/04(2006.01) A61N 1/36(2006.01) (73)专利权人 中国人民解放军第二军医大学 地址 200433 上海市杨浦区翔殷路 800 号 (72)发明人 张浩 曲丹 徐志云 (74)专利代理机构 上海德昭知识产权代理有限 公司 31204 代理人 郁旦蓉 (54) 实用新型名称 生物能电子耳蜗 (57) 摘要 本实用。

2、新型提供一种可植入生物体内的生物 能电子耳蜗， 具有体内部分和体外部分， 体外部分 包括外部麦克风、 声音处理器和传输线圈脉冲发 生器， 体内部分包括刺激接收器和多通道电极阵 列。体内部分还具有发电部， 发电部包括发电主 体、 调节端、 输出电极、 电能存储单元以及封装层。 其中， 发电主体包绕于主动脉。发电主体为多层 薄膜结构， 包括位于中心层的压电材料层， 以及分 别位于压电材料层两侧的第一电极层和第二电极 层。调节端位于发电主体的两端。输出电极将电 能输送给电能存储单元。 封装层覆盖于发电主体、 两个调节端、 输出电极以及电能存储单元的表面。 本实用新型的植入式电子耳蜗一次植入后可以终 。

3、身使用而无需更换电池。 (51)Int.Cl. (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书1页 说明书4页 附图8页 (10)授权公告号 CN 203693839 U CN 203693839 U 1/1 页 2 1. 一种生物能电子耳蜗， 其特征在于， 包括 ： 体内部分和体外部分， 所述体外部分包括外部麦克风、 声音处理器和传输线圈脉冲发生器， 所述体内部分包 括刺激接收器和多通道电极阵列， 其中， 所述体内部分还具有发电部， 所述发电部包括发电主体、 两个调节端、 输。

4、出电极、 电能存储单元以及封装层， 所述发电主体用于包绕主动脉， 以采集主动脉扩张时所产生的机械能， 并转化为电能， 所述发电主体为多层薄膜结构， 包括位于中心层的压电材料层， 以及分别位于所述压 电材料层两侧的第一电极层和第二电极层， 所述两个调节端位于所述发电主体的两端， 用于调节所述发电主体的长度， 所述输出电极用于将电能输送给电能存储单元， 所述电能存储单元用于存储电能并为所述声音处理器和所述多通道电极阵列供电， 所述封装层覆盖于所述发电主体、 所述两个调节端、 所述输出电极以及所述电能存储 单元的表面。 2. 如权利要求 1 所述的生物能电子耳蜗， 其特征在于 ： 其中， 所述电能存。

5、储单元为微型可充电电池或电容。 3. 如权利要求 1 所述的生物能电子耳蜗， 其特征在于， 还包括 ： 整流滤波电路， 连接于所述电能存储单元和所述输出电极之间。 4. 如权利要求 1 所述的生物能电子耳蜗， 其特征在于 ： 其中， 所述调节端的固定方式使用手术线缝合、 钛夹钳夹或粘合剂粘合中的任意一种。 5. 如权利要求 1 所述的生物能电子耳蜗， 其特征在于 ： 其中， 所述调节端的一端为单排的卡齿， 该卡齿的尖端平滑且面向纳米发电机的外侧， 所述调节端的另一端为卡槽， 卡槽的内部一侧具有与所述卡齿相配合的齿槽， 另一侧为平 面， 所述卡齿与所述卡槽相卡合。 6. 如权利要求 1 所述的生。

6、物能电子耳蜗， 其特征在于 ： 所述发电部对主动脉的压力小于 140mmHg。 权 利 要 求 书 CN 203693839 U 2 1/4 页 3 生物能电子耳蜗 技术领域 0001 本实用新型涉及一种电子耳蜗， 属于医疗器械领域。 背景技术 0002 电子耳蜗是一种利用言语处理器将声音转换为一定编码形式的电信号， 再通过植 入体内的电极系统直接兴奋听神经来恢复和重建耳聋患者听觉功能的医学电子设备。 电子 耳蜗植入技术在过去的 30 年中发展迅速。目前在全世界范围内， 已有超过 40000 例重度感 音神经性聋患者接受了电子耳蜗植入。 近年来研发的全植入式电子耳蜗由于完全无碍于接 受植入者的。

7、外观， 对患者尤其是儿童患者的身心健康有利， 进一步提高了人们对电子耳蜗 的接受及信赖程度， 有望造福于更多的耳聋患者。 0003 然而， 对于全植入式电子耳蜗而言， 一旦电池故障或能量耗竭， 就需要通过外科手 术的方式更换电池。这既给患者造成生理和精神上的痛苦， 也会增加患者及其家庭的经济 负担。 实用新型内容 0004 为解决上述问题， 本实用新型提供了一种生物能电子耳蜗， 其特征在于， 具有体内 部分和体外部分， 体外部分包括外部麦克风、 声音处理器和传输线圈脉冲发生器， 体内部分 包括刺激接收器和多通道电极阵列。体内部分还具有发电部， 发电部包括发电主体、 调节 端、 输出电极、 电能。

8、存储单元以及封装层。 其中， 发电主体用于包绕主动脉， 以采集主动脉扩 张时所产生的机械能， 并转化为电能。 发电主体为多层薄膜结构， 包括位于中心层的压电材 料层， 以及分别位于压电材料层两侧的第一电极层和第二电极层。调节端位于发电主体的 两端， 用于调节发电主体的长度。输出电极用于将电能输送给电能存储单元。电能存储单 元用于存储电能并为声音处理器和多通道电极阵列供电。封装层覆盖于发电主体、 两个调 节端、 输出电极以及电能存储单元的表面。 0005 另外， 本实用新型的生物能电子耳蜗还可以具有这样的特征 ： 其中， 压电材料层含 有纳米级压电材料， 纳米级压电材料为压电晶体、 压电陶瓷和有。

9、机压电聚合物中的任意一 种。 0006 另外， 本实用新型的生物能电子耳蜗还可以具有这样的特征 ： 其中， 压电晶体、 压 电陶瓷、 有机压电聚合物可以为纳米级压电材料的单层或多层结构。 0007 另外， 本实用新型的生物能电子耳蜗还可以具有这样的特征 ： 还包括， 整流滤波电 路， 连接于电能存储单元和输出电极之间。 0008 另外， 本实用新型的生物能电子耳蜗还可以具有这样的特征 ： 其中， 调节端的固定 方式使用手术线缝合、 钛夹钳夹或粘合剂粘合中的任意一种。 0009 另外， 本实用新型的生物能电子耳蜗还可以具有这样的特征 ： 其中， 调节端的一端 为单排的卡齿， 该卡齿的尖端平滑且面。

10、向发电主体的外侧， 调节端的另一端为卡槽， 卡槽的 内部一侧具有与卡齿相配合的齿槽， 另一侧为平面， 卡齿与卡槽相卡合。 说 明 书 CN 203693839 U 3 2/4 页 4 0010 另外， 本实用新型的生物能电子耳蜗还可以具有这样的特征 ： 其中， 其中， 所述封 装层以生物相容性好的柔性高分子绝缘材料作为封装材料。 0011 另外， 本实用新型的生物能电子耳蜗还可以具有这样的特征 ： 发电部对主动脉的 压力小于 140mmHg。 0012 实用新型作用与效果 0013 本实用新型的生物能电子耳蜗， 通过植入纳米级压电材料以采集主动脉扩张时所 产生的能量并转化为电能， 作为其能量来。

11、源。 因此只要心脏跳动， 本实用新型即可利用患者 自身的生物能而提供电能， 免去了使用电池作为电源的必要， 解决了电池能量耗竭后需要 手术更换电池的问题。并且由于不再使用传统的电池作为电源， 因此可以大幅度的缩小体 外部分的体积和重量。使产品佩戴更加舒适。 0014 由于本实用新型采用纳米级压电材料作为发电主体， 不仅可以有效地将体内的生 物能转化为电能， 而且体积微小， 更适合体内植入。 0015 由于本实用新型采用了柔软的环形结构包绕于主动脉的外壁， 且能够定量控制本 系统对主动脉的压力， 因此既可以高效、 充分的采集主动脉扩张时所产生的机械能， 又不会 对心脏功能产生明显影响。 0016。

12、 此外， 由于本实用新型采用生物相容性好的柔性高分子绝缘材料封装， 因此既能 将发电主体与体内环境隔离， 还可将主动脉壁形变产生的压力有效的传导至压电材料。 0017 此外， 利用发电主体两端的调节端可调整发电主体包绕主动脉的紧张度， 从而可 调节压电材料的形变程度及输出电量。又由于调节端内不含压电材料及电极层， 因此使用 手术缝线或钛夹固定时不会损坏发电主体的结构。 0018 并且， 由于本实用新型的发电主体位于主动脉外部， 不与血液直接接触， 因而不存 在血栓形成以及中风 （心肌梗塞或脑梗塞） 的风险。 附图说明 0019 图 1 是本实用新型实施例一的生物能电子耳蜗的示意图 ； 0020。

13、 图 2 是本实用新型实施例一的生物能电子耳蜗体内部分和体外部分的示意图 ； 0021 图 3 是本实用新型实施例一的发电主体的示意图 ； 0022 图 4 是本实用新型实施例一的发电主体的内部结构剖面图 ； 0023 图 5 是图 4 中发电主体 A 区域的局部放大图 ； 0024 图 6 是本实用新型实施例一中发电主体安装于主动脉上的截面图 ； 0025 图 7 是本实用新型实施例四中调节端为卡齿结构的示意图 ； 以及 0026 图 8 是本实用新型实施例一的电路图。 具体实施方式 0027 以下根据附图说明本实用新型的具体实施方式， 0028 0029 图 1 是本实用新型实施例一的生物。

14、能电子耳蜗的示意图， 图 2 是本实用新型实施 例一的生物能电子耳蜗体内部分和体外部分的示意图。如图 1、 2 所示， 生物能电子耳蜗 10 包括体内部分 20 和体外部分 16， 体外部分 16 包括外部麦克风 （图中未显示） 、 声音处理器 说 明 书 CN 203693839 U 4 3/4 页 5 （图中未显示） 和传输线圈脉冲发生器 203， 体内部分包括接收刺激器 201 和多通道电极阵 列 202 以及发电部 200， 发电部 200 包括发电主体 11， 整流滤波电路 14 和输出电极 12。 0030 发电主体 11 为有弹性的环形结构， 能够环绕于主动脉 18 的周围， 发。

15、电主体 11 内 部为纳米级压电材料， 可利用主动脉的形变产生电能。发电主体 11 的输出电极 12 后连接 了整流滤波电路 14 使得发电主体 11 输出的电能变得稳定。电能存储单元 13 连接于整流 滤波电路 14 之后， 用于储存电能， 并通过导线 15 供给生物能电子耳蜗的体外部分 16 使用。 体外部分 16 具有能够挂在耳后的挂钩 19。当心脏 17 跳动时， 主动脉 18 的外壁由于血流的 周期性压力而扩张和回缩， 从而使发电主体 11 发生形变。 0031 图 3 是本实用新型实施例的发电主体的示意图， 如图 3 所示， 发电主体 11 的初始 状态为开环的形状， 在环形开口的。

16、两端各具有一个调节端 23， 当安装在主动脉外壁时需要 将两个调节端连接在一起。在发电主体 11 和调节端 23 的外表面覆盖有封装层 22。发电主 体上具有两根输出电极 12， 用于将发电主体产生的电能输出。 0032 图4是本实用新型实施例的发电主体的内部结构剖面图， 如图4所示， 发电主体11 的内部为多层薄膜结构， 包括位于主体中心层的纳米级压电材料 111， 以及分别位于纳米级 压电材料 111 两侧的第一电极层 112 和第二电极层 113。封装层 22 采用具有生物相容性的 柔性高分子绝缘材料， 覆盖于发电主体 11 以及输出电极 12 的表面， 并向发电主体 11 的外 侧延伸。

17、形成两侧各一个调节端 23。 0033 图 5 是图 4 中发电主体 A 区域的局部放大图， 如图 5 所示， 位于发电主体 11 中心 层的纳米级压电材料 111， 为大规模并联设计的纳米线阵列结构， 可有效提高输出电压。第 一电极层 112 和第二电极层 113 采用金或银等导电率高的薄层材料制成， 与纳米级压电材 料 111 相连接。 0034 在体内植入时， 可以通过外科手术的方法将发电主体 11 植入到主动脉周围并包 绕主动脉。再通过调整调节端 23 使得发电主体 11 与主动脉的外壁紧密贴合， 以采集主动 脉形变所产生的能量。 0035 对主动脉的过度压迫可能会增加心脏的工作负荷，。

18、 因此可以在发电主体 11 与主 动脉壁之间临时放置压力传感器以测定发电主体 11 对主动脉的压力， 避免其对心脏产生 不良的影响。 0036 由于调节端 23 的内部不含有压电材料层和电极层， 因此当使用手术缝线或钛夹 将调节端 23 的两侧闭合时， 不会对发电主体 11 造成损害。 0037 图 6 是本实用新型实施例中发电主体安装于主动脉上的截面图。以下结合图 1 和 图 6 来说明本实用新型的生物能电子耳蜗的工作过程。 0038 如图 1 和图 6 所示， 发电主体 11 环绕于主动脉 18。当心脏 17 收缩时， 血流的冲击 使主动脉 18 发生扩张， 如图 5 所示， 主动脉壁 4。

19、5 会产生一个对发电主体 11 的压力 F， 使压 电材料层111发生形变， 从而在其两端形成电势差并产生电流， 电流通过第一电极层112和 第二电极层 113 传导至输出电极 12， 再通过整流滤波电路 14 后进入电能存储单元 13。电 能存储单元 13 再将电能供应给声音处理器和多通道电极阵列。 0039 图 8 是本实用新型实施例的电路图。如图 8 所示， 发电主体 11 与整流滤波电路 14 相连接， 发电主体 11 产生的电能经过整流滤波电路 14 后对电能存储单元 13 进行充电， 电 能存储单元 13 可用于为用电器即本实施例中的声音处理器和多通道电极阵列供电。 说 明 书 C。

20、N 203693839 U 5 4/4 页 6 0040 0041 在本实施例中， 发电主体 11 的形状以及调节端 23 的设置与实施例 1 中相同， 区别 之处在于本实施例中， 发电主体的压电材料层采用纳米级压电陶瓷材料。 0042 另外一个区别之处在于， 本实施例中调节端 23 采用钛夹固定。 0043 0044 在本实施例中， 发电主体的形状以及调节端的设置与实施例 1 中相同， 区别之处 在于本实施例中， 发电主体的压电材料层采用压电聚合物， 并且调节端采用粘合剂粘合的 方式进行固定。 0045 0046 在本实施例中， 发电主体的形状以及调节端的设置与实施例 1 中相同， 区别之处。

21、 在于本实施例中， 如图7所示， 调节端61的一端为单排的卡齿， 齿尖平滑且面向发电主体的 外侧， 以防止齿尖损伤心脏或主动脉等人体组织。调节端 61 的另一端为卡槽， 卡槽的内部 一侧具有与卡齿相配合的齿槽， 另一侧为平面。 当将发电部固定于主动脉外壁时， 缓慢的将 卡齿插入卡槽， 同时使用微型压力传感器检测发电主体对主动脉外壁的压力， 缓慢收紧卡 齿， 直到该压力达到 120mmHg-140mmHg。 0047 0048 本实施例与前几个实施例的区别在于体外部分的声音处理器与麦克风整合成为 胶囊的形状置于外耳道内， 而不是挂在耳廓外面。发电主体的电能存储单元的供电导线从 耳内伸出为声音处理。

22、器进行供电。这样能够进一步减轻使用者的负担， 提高舒适度。 0049 当然本实用新型的生物能电子耳蜗并不限于以上实施例中所描述的设计， 其压电 材料层、 电极层以封装层均可以采用各种现有的适宜材料制成。 说 明 书 CN 203693839 U 6 1/8 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 203693839 U 7 2/8 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 203693839 U 8 3/8 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 203693839 U 9 4/8 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 203693839 U 10 5/8 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 203693839 U 11 6/8 页 12 图 6 说 明 书 附 图 CN 203693839 U 12 7/8 页 13 图 7 说 明 书 附 图 CN 203693839 U 13 8/8 页 14 图 8 说 明 书 附 图 CN 203693839 U 14 。