TW201323711A - 生物體內聲波發電系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種生物體內聲波發電系統，其包含一生物體內聲波發電模組及一體外聲波產生模組，該生物體內聲波發電模組植入一生物體內，其對一特定波長聲波產生振動並將振動轉換為電能並予以儲存；該體外聲波產生模組其產生該特定波長聲波，使該生物體內聲波發電模組感應並產生共振後將振動轉換為電能並儲存。

Description

生物體內聲波發電系統

本發明是一種發電系統，尤其是關於一種適用於植入生物體內並可透過聲波進行充電的發電系統。

科技日新月異，為了研究或醫療方面之應用。以醫療方面的應用為例，為了替代因為罹患疾病而失能的臟器，植入永久性或暫時性的人造器官已經非常地普遍。目前常見植入人體的電子設備諸如電子心臟、藥物注入器、心律調整器等，該些電子設備依據不同的需求與工作特性，留在生物體內很長的時間。

然而，目前的所有植入體內的電子設備，都是利用一次電池提供電力，當電池耗盡之後，必須透過手術將電子設備取出後替換新品，使生物體或人類必須承擔更多生命的威脅與風險，使用極其不變與不具人性化。

為了解決既有植入生物體電子設備均使用一次電池而只能透過手術方式取出、更替新品，進而對於生物體的生命造成危害的技術問題，本發明聲波發電技術，解決既有技術之諸多缺點，達成大幅降低對生物體之生命威脅與風險之技術功效。

本發明提供一種生物體內聲波發電系統，其包含：一生物體內聲波發電模組，該生物體內聲波發電模組植入一生物體內，其包含串接之一聲波感應發電單元、一整流穩壓電路、一充電電池、一電力輸出介面及一生物相容外套，該聲波感應發電單元對一特定波長聲波產生振動並將振動轉換為電能並輸出至該整流穩壓電路，該整流穩壓電路將電能穩壓與整流後輸出至該充電電池將電力儲存，該電力輸出介面與一生物體內使用之電子元件連接，該電力輸出介面將該充電電池之電力於適應性轉換後輸出至該生物體內使用之電子元件；及一體外聲波產生模組，其產生該特定波長聲波，使該生物體內聲波發電模組感應並產生共振後將振動轉換為電能並儲存。

其中，該聲波感應發電單元包含一磁性材料、一聲波感應單元及一線圈，該磁性材料與該聲波感應單元固定連接，該聲波感應單元對該特定波長聲波產生共振運動並帶動該磁性材料移動；該線圈套設於該磁性材料之外，其於該磁性材料移動時產生一感應電流；該整流穩壓電路將該感應電流整流暨穩壓後輸出至該充電電池進行充電。

其中，該體外聲波產生模組包含串接之一音波訊號產生器、一音頻調整電路、一音波訊號放大器及一音波發射器，以及一電源；該音波訊號產生器產生一音波電訊號輸出至該音頻調整電路，該音頻調整電路微調該音波電訊號至該特定波長聲波之頻率一致，該音波訊號放大器接收該音波電訊號並予以放大，該音波發射器接收放大後的該音波電訊號，並轉換該音波電訊號成為該特定波長聲波並予以輸出，該電源分別與該音波訊號產生器、該音頻調整電路、該音波訊號放大器及該音波發射器連接並提供電力。

其中，該生物體內使用之電子元件包含一體溫計、一調整器、一血糖感測器或一人工心臟。

其中，該生物相容外套為對生物無毒性、具有生物組織相容或或生物組織不排斥之軟性材料。

其中，該生物相容外套為包含矽膠或聚乳酸。

其中，該聲波感應發電單元包覆於硬質之一密封材料後再置入該生物相容外套內。

其中，該密封材料內注入一生物相容流體。

其中，該生物相容流體為一生理食鹽水。

藉此，本發明可以在生物體內產生電力，供其他的用電模組進行充電或正常工作；如此，對於研究或醫療目的，其可讓生物體無須經常重新手術以維持用電模組之效能，因此，本發明可解決既有技術的問題，達成大幅降低該生物體之生命安全之風險之技術功效。

請參考第一圖及第二圖，其為本發明生物體內聲波發電系統之較佳實施例，其包含一生物體內聲波發電模組10及一體外聲波產生模組20，該生物體內聲波發電模組10植入一生物體50內，其包含一聲波感應發電單元11、一整流穩壓電路13、一充電電池15、一電力輸出介面17及一生物相容外套19。該生物體50的種類不限制，可以是人類或任何的動物，所謂之適當位置指植入該生物體50內而不對該生物體50造成嚴重傷害或排斥的部位，例如植入該生物體50之脂肪層等部位，其位置可以如手臂、腹部、胸部、背部等肢幹或肢體的脂肪層位置。

請參考第三A、B圖、第四圖，該聲波感應發電單元11包含複數磁性材料111、一聲波感應單元114及複數線圈116，該磁性材料111與該聲波感應單元114固定連接，該聲波感應單元114為可對一特定波長聲波產生共振運動之組件，例如可以對超音波而產生共振之材料製成的薄膜組件，當該聲波感應單元114因感應該特定波長聲波後，帶動複數個該磁性材料111沿著該聲波感應單元114之振動方向移動；每個該線圈116對應套設於一個該磁性材料111之外表面，其於該磁性材料111移動時產生的變動磁場而產生一感應電流。

該整流穩壓電路13與各線圈116電性連接，其接收該感應電流並予以整流暨穩壓。該充電電池15與該整流穩壓電路13電性連接，其由該整流穩壓電路13接收整流穩壓後的感應電流進行充電與儲存。該電力輸出介面17與該充電電池15電性連接，該電力輸出介面17與一生物體內使用之電子元件30電性連接，其配合該生物體內使用之電子元件30工作所需的電力，由該充電電池15適應性轉換電力後輸出至該生物體內使用之電子元件30，使該生物體內使用之電子元件30可不斷工作無須更換，解決既有技術因更換電子元件而傷害該生物體50之問題。該生物體內使用之電子元件30依據所需而可有所不同，例如，體溫計、(心律)調整器、血糖感測器、人工心臟等。

該生物相容外套19為對生物無毒性、具有生物組織相容或或生物組織不排斥之軟性材料，例如矽膠、聚乳酸(PLA)等，其包覆該聲波感應發電單元11、該整流穩壓電路13、該充電電池15及該電力輸出介面17，使其植入該生物體50後不會對該生物體50產生排斥或影響。為了讓該生物相容外套19包覆該聲波感應發電單元11不影響該聲波感應發電單元11之活動機構，可將該聲波感應發電單元11以硬質之一密封材料先密封包覆後再置入該生物相容外套19內，使該聲波感應發電單元11於包覆於該生物相容外套後可維持自由活動之狀態，另外，包覆時也可注入一生物相容流體(例如生理食鹽水等)於密封材料內，藉以避免包覆材料內部空氣洩漏而傷害生物體。

請配合參考第一圖及第五圖，為了對該生物體內聲波發電模組10進行充電，該體外聲波產生模組20包含串接之一音波訊號產生器21、一音頻調整電路22、一音波訊號放大器23及一音波發射器24，以及一電源25；該音波訊號產生器21產生一音波電訊號輸出至該音頻調整電路22，該音頻調整電路22微調該音波電訊號至該特定波長聲波之頻率一致，該音頻調整電路22可以是倍頻或頻率調整電路。該音波訊號放大器23接收完成頻率調整的音波電訊號並予以放大，該音波發射器24接收放大後的該音波電訊號，並轉換該音波電訊號成為該特定波長聲波並予以輸出。該電源25分別與該音波訊號產生器21、該音頻調整電路22、該音波訊號放大器23及該音波發射器24連接並提供其工作所需之電力。使用時，該體外聲波產生模組20對應於該生物體內聲波發電模組10之位置，使該特定波長聲波朝該生物體內聲波發電模組10發向輸出，其中，該特定波長聲波必須為可穿透並不被該生物體50之組織吸收的波段，例如超音波，因此，該特定波長聲波穿透該生物體50後使該聲波感應發電單元11產生共振並轉換為電力輸出，達到前述的發電功效。

由前所述可知，本實施例可以在生物體內產生電力，提供同樣植入生物體內的電子設備進行充電或正常工作。如此，對於研究或醫療目的，其可讓生物體無須經常重新手術以維持體內電氣設備之效能，因此，本實施例可解決既有技術的問題，大幅降低生物體之生命安全之風險。

10．．．生物體內聲波發電系統

11．．．聲波感應發電單元

111．．．磁性材料

114．．．聲波感應單元

116．．．線圈

13．．．整流穩壓電路

15．．．充電電池

17．．．電力輸出介面

19．．．生物相容外套

20．．．體外聲波產生模組

21．．．音波訊號產生器

22．．．音頻調整電路

23．．．音波訊號放大器

24．．．音波發射器

25．．．電源

30．．．生物體內使用之電子元件

50．．．生物體

第一圖為本發明較佳實施例之系統方塊示意圖。

第二圖為本發明較佳實施例之體外聲波產生模組之外觀示意圖。

第三A、B圖為本發明較佳實施例之局部放大立體示意圖。

第四圖為本發明較佳實施例之局部放大側視示意圖。

第五圖為本發明較佳實施例之使用示意圖。

10．．．生物體內聲波發電系統

11．．．聲波感應發電單元

111．．．磁性材料

114．．．聲波感應單元

116．．．線圈

13．．．整流穩壓電路

15．．．充電電池

17．．．電力輸出介面

19．．．生物相容外套

20．．．體外聲波產生模組

21．．．音波訊號產生器

22．．．音頻調整電路

23．．．音波訊號放大器

24．．．音波發射器

25．．．電源

30．．．生物體內使用之電子元件

Claims (9)

1. 一種生物體內聲波發電系統，其包含：一生物體內聲波發電模組，該生物體內聲波發電模組植入一生物體內，其包含串接之一聲波感應發電單元、一整流穩壓電路、一充電電池、一電力輸出介面及一生物相容外套，該聲波感應發電單元對一特定波長聲波產生振動並將振動轉換為電能並輸出至該整流穩壓電路，該整流穩壓電路將電能穩壓與整流後輸出至該充電電池將電力儲存，該電力輸出介面與一生物體內使用之電子元件連接，該電力輸出介面將該充電電池之電力於適應性轉換後輸出至該生物體內使用之電子元件；及一體外聲波產生模組，其產生該特定波長聲波，使該生物體內聲波發電模組感應並產生共振後將振動轉換為電能並儲存。
2. 如申請專利範圍第1項所述的生物體內聲波發電系統，該聲波感應發電單元包含一磁性材料、一聲波感應單元及一線圈，該磁性材料與該聲波感應單元固定連接，該聲波感應單元對該特定波長聲波產生共振運動並帶動該磁性材料移動；該線圈套設於該磁性材料之外，其於該磁性材料移動時產生一感應電流；該整流穩壓電路將該感應電流整流暨穩壓後輸出至該充電電池進行充電。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的生物體內聲波發電系統，該體外聲波產生模組包含串接之一音波訊號產生器、一音頻調整電路、一音波訊號放大器及一音波發射器，以及一電源；該音波訊號產生器產生一音波電訊號輸出至該音頻調整電路，該音頻調整電路微調該音波電訊號至該特定波長聲波之頻率一致，該音波訊號放大器接收該音波電訊號並予以放大，該音波發射器接收放大後的該音波電訊號，並轉換該音波電訊號成為該特定波長聲波並予以輸出，該電源分別與該音波訊號產生器、該音頻調整電路、該音波訊號放大器及該音波發射器連接並提供電力。
4. 如申請專利範圍第3項所述的生物體內聲波發電系統，該生物體內使用之電子元件包含一體溫計、一調整器、一血糖感測器或一人工心臟。
5. 如申請專利範圍第3項所述的生物體內聲波發電系統，該生物相容外套為對生物無毒性、具有生物組織相容或或生物組織不排斥之軟性材料。
6. 如申請專利範圍第5項所述的生物體內聲波發電系統，該生物相容外套為包含矽膠或聚乳酸。
7. 如申請專利範圍第5項所述的生物體內聲波發電系統，該聲波感應發電單元包覆於硬質之一密封材料後再置入該生物相容外套內。
8. 如申請專利範圍第7項所述的生物體內聲波發電系統，該密封材料內注入一生物相容流體。
9. 如申請專利範圍第8項所述的生物體內聲波發電系統，該生物相容流體為一生理食鹽水。