CN214484495U - 自能量收集及利用装置和封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自能量收集及利用装置和封装结构。本实用新型通过设置第一压电薄膜和第二压电薄膜，压电转换储能模块与第一压电薄膜和第二压电薄膜进行连接，耗电原件与压电转换储能模块连接，因此能够通过第一压电薄膜和第二压电薄膜将心脏跳动的振动能转换为电信号，并将转化的能量存储在压电转换储能模块中，为耗电原件进行供电，从而使得耗电原件的供电不需要外部电源提供，而通过心脏跳动实现自能量的收集和利用，便捷且降低了成本，可广泛应用于监测技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及监测技术领域，尤其是一种自能量收集及利用装置和封装结构。
背景技术
晕厥是一种发生率很高的疾病，而对晕厥患者进行检查后，仍有30％被诊断为原因不明的晕厥，其中15％为室性心动过速等快速性心律失常引发。近年来，不明原因晕厥的发生率有增无减，37％-47％的反复发作性晕厥原因不明，目前临床常见的各种检查其检出率都不理想，晕厥的病因诊断是临床上的一个巨大挑战。
目前，国内外对于晕厥的诊断，出现了植入式心脏监测器(ICM)可埋藏在患者皮下长期监测患者在各种情形下的心电信号，自动和手动记录患者的心律失常事件，可无线程控和读取事件，通过其他装置获取患者信息、收集程控器械数据和获取心律失常检测参数以及感知监测器械。而由于植入式心脏监测器埋藏在患者皮下的时间长，如可能长达数年，而目前的植入式心脏监测器通过电池供电，为植入式心脏监测器中需要消耗电能的相关器件供电，而电池的电量有限，更换电池时需要再行置换手术，操作麻烦且成本高。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种便捷的自能量收集及利用装置和封装结构。
本实用新型所采取的技术方案是：
自能量收集及利用装置，包括：
第一压电薄膜和第二压电薄膜，所述第一压电薄膜与所述第二压电薄膜用于将心脏跳动的振动能转换为电信号；
压电转换储能模块，与所述第一压电薄膜以及所述第二压电薄膜连接；
耗电原件，与所述压电转换储能模块连接。
进一步，所述耗电原件包括无线通信模块、心电采集模块和处理器中的至少一种。
进一步，所述压电转换储能模块包括整流模块和升压模块，所述整流模块与所述第一压电薄膜以及所述第二压电薄膜连接，所述升压模块与所述整流模块连接，所述升压模块与所述耗电原件连接。
进一步，所述整流模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管，所述第一二极管的负极连接所述第一压电薄膜和所述第三二极管的正极，所述第一二极管的正极连接所述第二二极管的正极和所述第五二极管的负极，所述第二二极管的负极连接所述第二压电薄膜以及所述第四二极管的正极，所述第四二极管的负极连接所述第三二极管的负极以及所述第五二极管的正极。
进一步，所述升压模块包括第一电压转换芯片以及第二电压转换芯片，所述整流模块的输出端连接所述第一电压转换芯片，所述第一电压转换芯片的输出端连接所述第二电压转换芯片，所述第二电压转换芯片的输出端用于连接所述耗电原件。
进一步，所述升压模块还包括储能电容，所述储能电容一端接地，另一端连接所述第二电压转换芯片的输出端以及所述耗电原件。
进一步，所述耗电原件包括无线通信模块和处理器，所述处理器连接所述第二电压转换芯片的输出端以及所述无线通信模块。
进一步，所述耗电原件包括处理器和心电采集模块，所述心电采集模块与所述处理器以及所述压电转换储能模块连接。
进一步，所述心电采集模块包括第一心电电极、第二心电电极和带通滤波放大电路，所述第一心电电极和所述第二心电电极连接所述带通滤波放大电路，所述带通滤波放大电路的输出端连接所述处理器。
本实用新型还提供一种封装结构，包括：外壳，所述外壳收容所述自能量收集及利用装置。
本实用新型的有益效果是：通过设置第一压电薄膜和第二压电薄膜，压电转换储能模块与第一压电薄膜和第二压电薄膜进行连接，耗电原件与压电转换储能模块连接，因此能够通过第一压电薄膜和第二压电薄膜将心脏跳动的振动能转换为电信号，并将转化的能量存储在压电转换储能模块中，为耗电原件进行供电，从而使得耗电原件的供电不需要外部电源提供，而通过心脏跳动实现自能量的收集和利用，便捷且降低了成本。
附图说明
图1为本实用新型的一种自能量收集及利用装置的整体结构框图；
图2为本实用新型处理器的示意图；
图3为本实用新型压电转换储能模块的示意图；
图4为本实用新型心电采集模块的示意图；
图5为本实用新型封装结构的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步解释和说明。
参照图1，本实用新型实施例提供了一种自能量收集及利用装置，包括第一压电薄膜V1、第二压电薄膜V2、心电采集模块、压电转换储能模块和耗电原件，其中耗电原件包括处理器、心电采集模块和无线通信模块。
在本实施例中，第一压电薄膜V1和第二压电薄膜V2用于将心脏跳动的振动能转换为电信号，并传输至压电转换储能模块中。可选地，压电薄膜可以为PVDF压电薄膜、高分子压电材料、聚合物-压电陶瓷复合材料等。
在本实施例中，压电转换储能模块，与第一压电薄膜V1以及第二压电薄膜V2连接。可选地，压电转换储能模块包括整流模块和升压模块，整流模块与第一压电薄膜V1以及第二压电薄膜V2连接，升压模块与整流模块连接，升压模块与耗电原件连接。
在本实施例中，耗电原件与压电转换储能模块连接。在本实施例中，耗电原件包括无线通信模块、心电采集模块和处理器，可以理解的是也可以包括无线通信模块、心电采集模块和处理器的其中一个。具体地，处理器结构如图2所示。
参照图3，在本实施例中，整流模块包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5，第一二极管D1的负极连接第一压电薄膜V1和第三二极管D3的正极，第一二极管D1的正极连接第二二极管D2的正极和第五二极管D5的负极，第二二极管D2的负极连接第二压电薄膜V2以及第四二极管D4的正极，第四二极管D4的负极连接第三二极管D3的负极以及第五二极管D5的正极。可选地，整流模块还包括第一电容C1并联在第五二极管D5两端，其中第四二极管D4的负极为整流模块的输出端。
参照图3，在本实施例中，升压模块包括第一电压转换芯片和第二电压转换芯片，可选地电压转换芯片的型号包括但不限于LM2767，即本申请实施例中，第一电压转换芯片为第一LM2767芯片，第二电压转换芯片为第二LM2767芯片，整流模块的输出端连接第一LM2767芯片，具体为连接第一LM2767芯片的4脚，第一LM2767芯片的输出端(1脚)连接第二LM2767芯片，具体为连接第二LM2767芯片的4脚，第二LM2767芯片的输出端(Vout)用于连接处理器和无线通信模块。可选地，升压模块还包括第二电容C2、第三电容C3、第六二极管D6、第七二极管D7、第四电容C4、储能电容C5以及连接第一LM2767芯片的2脚与第一LM2767芯片的1脚的电容，其中储能电容C5一端连接第二LM2767芯片的输出端(Vout)、处理器和无线通信模块，储能电容C5另一端接地。
参照图3，在本实施例中，无线通信模块与第二LM2767芯片的输出端(Vout)以及处理器连接。可选地，无线通信模块包括第八二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10、第一电阻R1、第二电阻R2、第五电容C6、第六电容C7和谐振线圈L1。
参照图4，在本实施例中，心电采集模块包括第一心电电极A、第二心电电极B和带通滤波放大电路。其中，第一心电电极A、第二心电电极B检测肢体II导联心电(双极肢体导联心电，电图中的肢体Ⅱ导联(modified lead II,MLII)。带通滤波放大电路与处理器、第一心电电极A和第二心电电极B连接。具体地，通滤波放大电路包括运算放大器、第七电容C8、第八电容C9、第九电容C10、第十电容C11、第十一电容C12、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7，运算放大器型号为MCP6042，其它实施例中可以为其他型号。其中，第十一电容C12一端接地，另一端为带通滤波放大电路的输出端，用于连接处理器。
本实施例工作原理如下：通过第一压电薄膜V1和第二压电薄膜V2将心脏跳动的振动能转换为电信号，通过整流模块的全波整流电路及第五二极管D5后进入升压模块，由两个串联的LM2767芯片实现电压的放大提升为低功耗的处理器进行供电而不需要额外连接锂电池等电源供电，同时能将多余的电量通过储能电容C5进行存储，以供足够电量给处理器和无线通信模块工作时消耗。而第一心电电极A和第二心电电极B采集的心电信号进而带通滤波放大电路进行处理，具体地通过C8、C9消除主要由呼吸引起的基线漂移直流干扰信号，然后经过由MCP6042结合其余电容、电阻组成的带通滤波差分放大电路(其中R5和C10组成无源高通滤波网络，R7和C12组成无源低通滤波电路，调节R3、R4、R5、R6可实现放大)，并输出至处理器进行处理与计算，判断心电的异常与否，能够保存异常心电信号，并通过谐振线圈L1与分析仪中谐振线圈共振实现无线传输至分析仪，由体外分析仪读取和删除等，可以及时采集被监测者的异常心电。
参照图5，本申请实施例还提供一种封装结构，包括：外壳C，外壳C收容上述自能量收集及利用装置。其中，压电转换储能模块、心电采集模块和其它的耗电原件安装在电路板上，形成主体电路板D，第一心电电极A和第二心电电极B延伸出主体电路板D。可选地，外壳长方体部分外壳为钛壳，两端弧形部分为硅胶封装，弧形部分中心电极的对面、侧面分别贴附第一压电薄膜V1和第二压电薄膜V2，对面的压电薄膜终端分别嵌入弧形外壳与钛壳之间缝隙内部，并引出导线连接至主体电路板D。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.自能量收集及利用装置，其特征在于，包括：
第一压电薄膜和第二压电薄膜，所述第一压电薄膜与所述第二压电薄膜用于将心脏跳动的振动能转换为电信号；
压电转换储能模块，与所述第一压电薄膜以及所述第二压电薄膜连接；
耗电原件，与所述压电转换储能模块连接。
2.根据权利要求1所述的自能量收集及利用装置，其特征在于：所述耗电原件包括无线通信模块、心电采集模块和处理器中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的自能量收集及利用装置，其特征在于：所述压电转换储能模块包括整流模块和升压模块，所述整流模块与所述第一压电薄膜以及所述第二压电薄膜连接，所述升压模块与所述整流模块连接，所述升压模块与所述耗电原件连接。
4.根据权利要求3所述的自能量收集及利用装置，其特征在于：所述整流模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管，所述第一二极管的负极连接所述第一压电薄膜和所述第三二极管的正极，所述第一二极管的正极连接所述第二二极管的正极和所述第五二极管的负极，所述第二二极管的负极连接所述第二压电薄膜以及所述第四二极管的正极，所述第四二极管的负极连接所述第三二极管的负极以及所述第五二极管的正极。
5.根据权利要求3所述的自能量收集及利用装置，其特征在于：所述升压模块包括第一电压转换芯片以及第二电压转换芯片，所述整流模块的输出端连接所述第一电压转换芯片，所述第一电压转换芯片的输出端连接所述第二电压转换芯片，所述第二电压转换芯片的输出端用于连接所述耗电原件。
6.根据权利要求5所述的自能量收集及利用装置，其特征在于：所述升压模块还包括储能电容，所述储能电容一端接地，另一端连接所述第二电压转换芯片的输出端以及所述耗电原件。
7.根据权利要求5所述的自能量收集及利用装置，其特征在于：所述耗电原件包括无线通信模块和处理器，所述处理器连接所述第二电压转换芯片的输出端以及所述无线通信模块。
8.根据权利要求1所述的自能量收集及利用装置，其特征在于：所述耗电原件包括处理器和心电采集模块，所述心电采集模块与所述处理器以及所述压电转换储能模块连接。
9.根据权利要求8所述的自能量收集及利用装置，其特征在于：所述心电采集模块包括第一心电电极、第二心电电极和带通滤波放大电路，所述第一心电电极和所述第二心电电极连接所述带通滤波放大电路，所述带通滤波放大电路的输出端连接所述处理器。
10.一种封装结构，其特征在于，包括：外壳，所述外壳收容如权利要求1-9任一项所述的自能量收集及利用装置。
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