TWI453974B - 生物體內充電電池及其充電裝置 - Google Patents

Description

生物體內充電電池及其充電裝置

本發明是一種適用於植入生物體內並可進行充電的電池及其應用。

科技日新月異，為了研究或醫療方面之應用，已經有許多的電子裝置經常性地留在生物體內。在研究方面，科學家經常把感測器、追蹤器、發報器等植入體內，藉以長期量測體內之生理數據(例如心跳、體溫等)、地理位置(例如植入衛星位置發報裝置)等。在醫療方面也已經有許多的電子器官(電子心臟)、藥物注入器、電子輔助器官(心律調整器)等常需要植入並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，使用極其不便與不具人性化。

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，本發明提出可以植入生物體內並進行充電的構造及充電方法，讓植入體內的相關電子設備可以延長使用壽命，不再因為電池電量太低導致需要手術更替設備，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充電電池，其可置入一生物體內，其包含：一個以上的充電電池單元，其包含二電池電極；二充電電極，其分別與該電池電極電性連接；一生物相容外套，其為具有生物體組織相容或低排斥之撓曲材質製成，其包覆該充電電池單元及該充電電極，使該充電電池單元及該充電電極之位置固定。

其中，二個該充電電極置於相對於該充電電池單元更接近該生物體之體表的位置且其外型與該充電電池單元相對應，該生物相容外套之材質為矽膠。

其中，該生物相容外套包含一表層及一內層，該表層為生物相容材料，該內層包覆於該表層內。

其中，該表層為聚乳酸，該表層材料以靜電紡絲製造。

其中，該充電電極與該生物相容性外套之對應接觸位置保留一隙縫或一多孔隙構造；該充電電極之表面具有磁吸引力。

本發明又提供一種充電裝置，其包含二侵入式電極組以及一充電模組，該侵入式電極組包含一硬管構造、一軟管構造及一導電條，該硬管構造為可侵入刺穿一生物體之管體；該軟管構造置於該硬管構造內並可相對該硬管構造移動，其為內有流道之可撓曲管體；該導電條穿設於該軟管構造內，其為導電材質製成，其一端可活動突出於該軟管構造之自由端，該導電條並與該充電模組電性連接。

其中，該導電條延伸突出該軟管構造一段落。

其中，該導電條表面具有磁性。

其中，該硬管構造之一自由端可切削為斜邊。

藉此，本發明具有如下優點：

1.可以在生物體內對該生物體內充電電池進行充電，供其他的用電元件正常工作所需的電力。如此，本發明可讓生物體無須經常重新手術以維持用電單元之效能，因此，本實施例可解決既有技術的問題，大幅降低該生物體之生命安全之風險。

2.構造簡單、成本便宜，具有大量實施之可行性，極具產業利用價值。

請參考第一圖、第二圖、第三圖及第四圖，其為本發明生物體內充電電池及充電裝置之較佳實施例，其包含一生物體內充電電池10以及可對該生物體內充電電池10充電之充電裝置20。

該生物體內充電電池10可植入一生物體80體表下方，其包含一充電電池單元12、二充電電極16以及包覆該充電電池單元12及該充電電極16外部之一生物相容外套11，該充電電池單元12之種類不限定，可以是任何形式可置於生物體內、不易腐蝕、穩定之充電電池，例如電容電池、鋰電池等。該充電電池單元12與同樣植入該生物體80之一用電元件50電性連接，其供應該用電元件50工作所需之電力。該用電元件50可能是輔助該生物體80運作之電子組件(例如心律調節裝置)或對該生物體80之生理狀態進行檢測或監控之組件(例如體溫、心跳、血壓、GPS地理位置監控組件等)。

二個該充電電極16分別與該充電電池單元12之二電池電極121連接，且二個該充電電極16置於相對於該充電電池單元12更接近該生物體80體表的位置，本實施例之該充電電極16置於該充電電池單元12之上方，且其外型與該充電電池單元12相對應係為並排之半圓形，其外型對應係用於保護該充電電池單元12免受外力破壞以及增大接觸面積之用。

該生物相容外套11為具有與生物體組織相容或低排斥的撓曲性材質製成，其包覆該充電電池單元12及該充電電極16，使該充電電池單元12及該充電電極16之位置固定，該生物相容外套11可以單層或多層材料製成，以多層為例：一表層可以為聚乳酸(PLA)等具有生物相容之材料，包覆於該表層內的一內層可為一矽膠材料或一聚對二甲基矽氧烷(poly-dimethylsiloxane or polydimethylsiloxane prepolymer,PDMS)。實際製造時，該充電電池單元12及該充電電極16可以一模具定位於特定位置後充填該生物相容外套11以包覆該充電電池單元12及該充電電極16，之後再以披附或包覆方式在形成該表層材料，其中，該表層材料可以靜電紡絲製造。

該充電裝置20包含二侵入式電極組及一充電模組28，該侵入式電極組包含一硬管構造22、一軟管構造24及一導電條26，該硬管構造22係為可穿刺該生物體80組織及穿刺該生物相容外套11、質地相對較硬之管體，其一自由端可切削為斜邊而可更便於插入該生物體80及刺穿該生物相容外套11，該軟管構造24可相對滑動插設或套設於該硬管構造22之內或外，其為內有流道之可撓曲管體；本實施例之該軟管構造24可插設於該硬管構造22之內。

該導電條26可活動穿設於該軟管構造24內，其為金屬等導電材質製成，其一端可活動突出於該軟管構造24之自由端，該導電條26並與該充電模組28電性連接。若該軟管構造24套設於該硬管構造22者，該導電條26可以於該硬管構造22抽離該軟管構造24之後，再插入該軟管構造24之流道及至與該充電模組28電性連接。或者，亦可於該軟管構造24之內壁表面凹設一容槽容置該導電條26。

使用時，請參考第二圖~第七圖，當該充電電池單元12電力不足時，可以該硬管構造22穿入該生物體80及該生物相容外套11及至該充電電極16之表面，二個該軟管構造24及該導電條26依序由該硬管構造22延伸突出，使該導電條26接觸該充電電極16後，將該硬管構造22抽出該生物相容外套11及該生物體80外，該導電條26持續接觸該充電電極16，該軟管構造24則留置於該生物體80、該生物相容外套11內。由於該導電條26持續分別接觸該充電電極16，該充電模組28可以透過該導電條26與該充 電電池單元12形成導通路徑而開始對該充電電池單元12進行充電。保留該軟管構造24之目的係為了確保該導電條26之位置及避免造成該生物體80之過敏等排斥外，更可因去除該硬管構造22而降低生物體80產生不舒適之感受。當該硬管構造22抽離該生物體80後，可以一固定貼布85將該軟管構造24貼合於該生物體80表面，避免該軟管構造24及該導電條26移位而脫離該充電電極16而斷路。

進一步地，為了確保該導電條26能持續接觸該充電電極16，可讓該導電條26略微延伸突出該軟管構造24一段落，增加該導電條26與該充電電極16之接觸面積，降低阻抗而增加充電效率。或者，也可於該充電電極16與該生物相容性外套11之對應接觸位置保留一隙縫或一多孔隙構造(未標示於圖中)，使該導電條26容易置於該隙縫或多孔隙構造內而提升與該充電電極16接觸的機會。

進一步地，為了提升該生物體內充電電池10之電力含量，可以串接複數個充電電池單元12如第八圖所示。

進一步地，請參考第九圖，為了避免該充電電極16與該導電條26脫離而造成斷路，可以利用一磁性材料27設於該導電條26或該充電電極16之表面或鄰近位置，使該導電條26與該充電電極16表面具有磁吸引力，使其靠近時能夠自然相吸，達到形成通路之技術功效。或者，也可選擇具有磁性之導電條26或該充電電極16而達到前述相同的目的。

由前所述可知，本發明具備下列優異特徵：

1.可以在生物體80內對該生物體內充電電池10進行充 電，供其他的用電元件50正常工作所需的電力。如此，本發明可讓生物體80無須經常重新手術以維持用電單元50之效能，因此，本實施例可解決既有技術的問題，大幅降低該生物體80之生命安全之風險。

2.構造簡單、成本便宜，具有大量實施之可行性，極具產業利用價值。

10‧‧‧生物體內充電電池

12‧‧‧充電電池單元

121‧‧‧電池電極

16‧‧‧充電電極

11‧‧‧生物相容外套

20‧‧‧充電裝置

22‧‧‧硬管構造

24‧‧‧軟管構造

26‧‧‧導電條

28‧‧‧充電模組

50‧‧‧用電元件

80‧‧‧生物體

第一圖為本發明生物體內充電電池較佳實施例示意圖。

第二圖為本發明較佳實施例之使用示意圖。

第三圖為本發明較佳實施例之第二使用示意圖。

第四圖為本發明較佳實施例之局部放大剖面示意圖。

第五圖為本發明較佳實施例之第三使用示意圖。

第六圖為本發明較佳實施例之第四使用示意圖。

第七圖為本發明較佳實施例之第五使用示意圖。

第八圖為本發明第二較佳實施例之示意圖。

第九圖為本發明第三較佳實施例之示意圖。

10．．．生物體內充電電池

11．．．生物相容外套

12．．．充電電池單元

121．．．電池電極

16．．．充電電極

20．．．充電裝置

22．．．硬管構造

28．．．充電模組

80．．．生物體

Claims (10)

1. 一種生物體內充電電池，其可置入一生物體內，其包含：一個以上的充電電池單元，其包含二電池電極；二充電電極，其分別與該電池電極電性連接；一生物相容外套，其為具有生物體組織相容或低排斥之撓曲材質製成，其包覆該充電電池單元及該充電電極，使該充電電池單元及該充電電極之位置固定。
2. 如申請專利範圍第1項所述的生物體內充電電池，其中該二充電電極置於相對於該充電電池單元更接近該生物體之體表的位置且其外型與該充電電池單元相對應，該生物相容外套之材質為矽膠。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的生物體內充電電池，其中該生物相容外套包含一表層及一內層，該表層為生物相容材料，該內層包覆於該表層內。
4. 如申請專利範圍第3項所述的生物體內充電電池，其中該表層為聚乳酸，該表層材料以靜電紡絲製造。
5. 如申請專利範圍第4項所述的生物體內充電電池，其中該充電電極與該生物相容性外套之對應接觸位置保留一隙縫或一多孔隙構造；該充電電極之表面具有磁吸引力。
6. 一種充電裝置，其包含二侵入式電極組以及一充電模組，該侵入式電極組包含一硬管構造、一軟管構造及一導電條，該硬管構造為可侵入刺穿一生物體之管體；該軟管構造可相對滑動插設或套設於該硬管構造之內或外並可相對該硬管構造移動，其為內有流道之可撓曲管體；該導 電條穿設於該軟管構造內，其為導電材質製成，其一端可活動突出於該軟管構造之自由端，該導電條並與該充電模組電性連接。
7. 如申請專利範圍第6項所述的充電裝置，其中該導電條延伸突出該軟管構造一段落。
8. 如申請專利範圍第6或7項所述的充電裝置，其中該導電條表面具有磁性。
9. 如申請專利範圍第8項所述的充電裝置，其中該硬管構造之一自由端可切削為斜邊。
10. 如申請專利範圍第8項所述的充電裝置，其中該軟管構造之內壁凹設一容槽容置該導電條。