RU174283U1 - Электромеханический преобразователь сокращений сердца в электрическую энергию - Google Patents
Электромеханический преобразователь сокращений сердца в электрическую энергию Download PDFInfo
- Publication number
- RU174283U1 RU174283U1 RU2016152723U RU2016152723U RU174283U1 RU 174283 U1 RU174283 U1 RU 174283U1 RU 2016152723 U RU2016152723 U RU 2016152723U RU 2016152723 U RU2016152723 U RU 2016152723U RU 174283 U1 RU174283 U1 RU 174283U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heart
- epicardium
- electrical energy
- sector
- converter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
- A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
- A61M60/122—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
Landscapes
- Electrotherapy Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области медицины и предназначена для преобразования механических колебаний стенки сердца в электрическую энергию для питания имплантируемых устройств.Электромеханический преобразователь сокращений сердца в электрическую энергию состоит из герметичного корпуса, выполненного из титана с установленным внутри основанием с инерционной массой в виде сектора радиусом 8 мм, повышающего редуктора, ротора из сплава неодим-железо-бор, статора с многовитковой катушкой и умножителем напряжения.Технический результат полезной модели заключается в увеличении срока автономной работы имплантируемых устройств и снижении нагрузки на эпикард.
Description
Полезная модель относится к области медицины и предназначена для преобразования механических колебаний стенки сердца в электрическую энергию для питания имплантируемых устройств.
В качестве прототипа выбрано устройство полезной модели (Goto Н., Sugiurat A., Harada Y., Kazui Т. Feasibility of using the automatic generating system for quartz watches as a leadless pace-maker power source. Medical and biological engineering and computing. 1999; 37 (3): 377-380), аналогичное принципу функционирования полезной модели, основанное на стандартном механизме автоподзавода кварцевых часов, помещенном в полимерный корпус, подшиваемый к эпикарду сердца. Механизм содержит инерционный сектор радиусом 15 мм и массой около 6 г из вольфрама, повышающий редуктор с передаточным отношением 1:200, статор с многовитковой катушкой и магнитный ротор, при вращении которого в витках катушки индуцируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Нагрузкой катушки является полупроводниковый мостовой выпрямитель со сглаживающим конденсатором.
Недостатком аналога является установочный диаметр основания корпуса, равный 30 мм, что снижает сократимость сердца, поскольку естественная деформация эпикарда ограничивается площадью контакта корпуса.
Техническим результатом полезной модели является увеличение срока автономной работы имплантируемых устройств и снижение нагрузки на эпикард.
Технический результат достигается тем, что электромеханический преобразователь сокращений сердца в электрическую энергию имеет защитный герметичный корпус из титана, подшиваемый на эпикард, инерционную массу в виде сектора, закрепленного на оси вращения с возможностью совершать вынужденные колебания под действием приложенных внешних сил, вызванных перемещениями эпикарда, повышающий редуктор с закрепленным на его выходном валу магнитным ротором, индуцирующим в витках многовитковой катушки переменную ЭДС, и вращающийся в зазоре статор.
На фиг. 1 изображен электромеханический преобразователь сокращений сердца в электрическую энергию (вид сверху), где 1 - герметичный корпус, 2 - места крепления, 3 - инерционная масса в виде сектора, 4 - ось качения, 5 - повышающий редуктор, 6 - магнитный ротор, 7 - статор, 8 - многовитковая катушка, 9 - основание, 10 - умножитель напряжения.
Функционирование электромеханического преобразователя заключается в следующем. Электромеханический преобразователь устанавливается на эпикарде и подшивается в местах крепления 2. При сокращении сердца эпикард в месте крепления корпуса 1 преобразователя совершает механические колебания и передает амплитуду и частоту своих перемещений на инерционную массу 3. Прикрепленная к оси качения 4 инерционная масса совершает вынужденные колебания, отклоняясь на угол ω, зависящий от амплитуды и частоты перемещений эпикарда в процессе сокращения сердца, передавая вращение на повышающий редуктор 5. Магнитный ротор 6 из сплава неодим-железо-бор, закрепленный на выходном валу редуктора 5, синхронно поворачивается на угол nω, где n - передаточное отношение редуктора. При этом в витках катушки 8 статора 7 индуцируется переменная ЭДС, которая поступает на вход умножителя напряжения 10. По окончании фазы сокращения сердца сектор 3 продолжает совершать затухающие механические колебания, передавая вращающий момент на ротор 6. Оси вращения подвижных элементов преобразователя установлены на латунном основании 9.
В отличие от известного аналога в полезной модели преобразователя используется сектор 3 из вольфрама меньшего радиуса r, что дает возможность уменьшить массу и габариты преобразователя и улучшить его физиологичность. Для преодоления сектором 3 момента удержания J магнитного ротора 6 сектор на своей оси должен обеспечить крутящий момент не менее чем М=nJ, где n - передаточное отношение редуктора. Крутящий момент М определяется как М=[r×F] - произведение радиус-вектора r, проведенного от оси вращения к точке приложения силы F, на вектор этой силы F.
В полезной модели преобразователя реализован принцип уменьшения момента удержания магнитного ротора. Принцип снижения момента удержания и преобразования напряжения поясняется на фиг. 2, где 11 - выпрямитель, 12 - выводы катушки статора, 13 - умножитель и преобразователь напряжения, 14 - выход преобразователя напряжения, 15 - конденсатор, 16 - электронный коммутатор, 17 - генератор импульсов, 18 - вход синхроимпульса.
В момент начала сокращения сердца, который определяется по поступлению на вход преобразователя синхроимпульса 18, генератор импульсов 17 формирует кратковременный импульс тока, который поступает на выводы 12 катушки статора. При этом направление поворота ротора 6 совпадает с направлением его дальнейшего вращения под действием вращающего момента сектора 3. Переменная ЭДС с выводов 12 катушки поступает на вход выпрямителя напряжения 11. После выпрямления напряжение поступает на вход умножителя и преобразователя напряжения 13, выход которого соединен с накопительным конденсатором 15. При превышении напряжения на конденсаторе напряжения питания электронный коммутатор 16 подключает к конденсатору 15 внешнюю нагрузку. При снижении напряжения на конденсаторе 15 ниже определенного порога коммутатор 16 отключает конденсатор от нагрузки, и процесс заряда емкости повторяется.
Работоспособность полезной модели проверена с использованием стенда имитации кинематической активности эпикарда, показанного на фиг. 3, где 19 - механизм преобразователя без корпуса, 20 - эталонный акселерометр, 21 - подвижная платформа. Механизм преобразователя 19 без корпуса установлен на подвижную платформу 21 стенда имитации кинематической активности эпикарда. Имитацию перемещений эпикарда контролируют эталонным акселерометром 20, установленным также на подвижную платформу стенда.
Имитировалось перемещение преобразователя при сокращении сердца в диапазоне частоты сокращений 40-120 уд./мин и диапазоне перемещения 8-12 мм, характерных для базального уровня боковой стенки левого желудочка. Результаты эксперимента показали, что полезная модель электромеханического преобразователя развивает максимальную электрическую мощность на уровне 30 мкВт при токе нагрузки 10 мкА и напряжении 2,7-3,0 В.
Claims (1)
- Электромеханический преобразователь сокращений сердца в электрическую энергию для питания имплантируемых устройств, включающий герметичный корпус, отличающийся тем, что корпус выполнен из титана и снабжен креплениями для подшивания к эпикарду, внутри корпуса установлено основание с инерционной массой, имеющей возможность совершать вынужденные колебания под воздействием сокращения сердца и выполненной в виде сектора, при этом инерционная масса связана с повышающим редуктором, на выходном валу которого закреплен ротор из сплава неодим-железо-бор, а статор с многовитковой катушкой связан с умножителем напряжения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016152723U RU174283U1 (ru) | 2016-12-30 | 2016-12-30 | Электромеханический преобразователь сокращений сердца в электрическую энергию |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016152723U RU174283U1 (ru) | 2016-12-30 | 2016-12-30 | Электромеханический преобразователь сокращений сердца в электрическую энергию |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU174283U1 true RU174283U1 (ru) | 2017-10-09 |
Family
ID=60041070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016152723U RU174283U1 (ru) | 2016-12-30 | 2016-12-30 | Электромеханический преобразователь сокращений сердца в электрическую энергию |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU174283U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11103710B2 (en) | 2018-06-03 | 2021-08-31 | Olga BOCKERIA | Systems, methods, and devices for treating bradyarrhythmias, tachyarrhythmias and heart failure |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2213586C2 (ru) * | 2000-10-20 | 2003-10-10 | Каган Марк Яковлевич | Устройство подзарядки имплантируемого аккумулятора кардиостимулятора |
US9308303B2 (en) * | 2011-07-11 | 2016-04-12 | Vascor, Inc. | Transcutaneous power transmission and communication for implanted heart assist and other devices |
US20160114170A1 (en) * | 2014-10-28 | 2016-04-28 | Hcl Technologies Ltd. | System and method for generating electric charges from heart to power implantable medical devices |
-
2016
- 2016-12-30 RU RU2016152723U patent/RU174283U1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2213586C2 (ru) * | 2000-10-20 | 2003-10-10 | Каган Марк Яковлевич | Устройство подзарядки имплантируемого аккумулятора кардиостимулятора |
US9308303B2 (en) * | 2011-07-11 | 2016-04-12 | Vascor, Inc. | Transcutaneous power transmission and communication for implanted heart assist and other devices |
US20160114170A1 (en) * | 2014-10-28 | 2016-04-28 | Hcl Technologies Ltd. | System and method for generating electric charges from heart to power implantable medical devices |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Goto Н., Sugiurat A., Harada Y., Kazui Т. Feasibility of using the automatic generating system for quartz watches as a leadless pace-maker power source. Medical and biological engineering and computing. 1999; 37 (3): 377-380. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11103710B2 (en) | 2018-06-03 | 2021-08-31 | Olga BOCKERIA | Systems, methods, and devices for treating bradyarrhythmias, tachyarrhythmias and heart failure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kim et al. | Electromagnetic energy harvester based on a finger trigger rotational gear module and an array of disc Halbach magnets | |
Romero et al. | Body motion for powering biomedical devices | |
US9450446B2 (en) | Connector-free magnetic charger/winder | |
EP2845304B1 (en) | Power generation device | |
CN106233608B (zh) | 静电感应型发电器 | |
Dai et al. | Hip-mounted electromagnetic generator to harvest energy from human motion | |
US11785856B2 (en) | Method and apparatus for energy harvesting using polymeric piezoelectric structures | |
RU174283U1 (ru) | Электромеханический преобразователь сокращений сердца в электрическую энергию | |
CN110311531A (zh) | 一种能量收集装置 | |
US20210109480A1 (en) | Electrical Pulse Generator Harvesting Body Movement Energy | |
Fan et al. | Harvesting energy from twisting vibration of a rotor suspended by a piece of string | |
Koul et al. | A comparative analysis of different vibration based energy harvesting techniques for implantables | |
WO2014091005A1 (en) | Generator unit for energy harvesting with a single force input point | |
Miyoshi et al. | Low-profile rotational electret energy harvester for battery-less wearable device | |
JP2017175676A (ja) | 発電装置 | |
Pillatsch et al. | Piezoelectric rotational energy harvester for body sensors using an oscillating mass | |
US20070046251A1 (en) | Mini-generator system in rechargeable battery | |
Brunner et al. | Design of a body energy harvesting system for the upper extremity | |
RU154688U1 (ru) | Биморфный пьезоэлектрический генератор | |
KR20050099408A (ko) | 작은 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 자가발전기 | |
US11171578B2 (en) | Power generation device and electric device incorporating the same | |
CN206004557U (zh) | 一种可穿戴通讯设备用振动发电装置 | |
SU1493269A2 (ru) | Кистевой эспандер | |
CN114564115B (zh) | 一种基于陀螺仪的无线自供电鼠标及其自供电方法 | |
US20230238870A1 (en) | Electromagnetic Kinetic Energy Harvester |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RH9K | Utility model duplicate issue |
Effective date: 20180321 |
|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181231 |
|
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20220118 |