TWI530277B - 具發電單元之植入式裝置 - Google Patents

Description

具發電單元之植入式裝置

本發明係有關一種具發電單元之植入式裝置，特別是指一種可自行發電之具發電單元之植入式裝置，其兼具植入後可持續發電以供應電力及藉由人體作動而隨時達到發電等優點及功效。

目前植入人體內之各種裝置，例如：主動式RFID(無線射頻辨識即，RFID)標籤(Tag)、體溫感測氣、脈搏感測器、血糖感測器或GPS裝置(全球定位系統，Global Positioning System)等，在使用上都必需設有電池，才可維持其裝置之運作。

但隨裝置植入之電池並無發電之設計，使得其電力有所限制，當電力不足或電力耗盡時，則需從人體中將裝置取出，更換電池後再重新植入，在使用上極為不便。

因此，有必要研發新產品，以解決上述缺點及問題。

本發明之目的在於提供一種具發電單元之植入式裝置，其兼具植入後可持續發電以供應電力及藉由人體作動而隨時達到發電等優點及功效，用以解決習知技術當電力不足或電力耗盡時，需從人體中取出更換電池之問題。

本發明解決上述問題之技術手段係提供一種具發電單元之植入式裝置，其包括：一外層包覆部，其係具有一真空狀態之內部空間；一負載單元，其係具有一主功能部及一發射部；該發射部係用以將主功能部之資訊以訊號之方式發出；一發電單元，其係設於該內部空間中；該發電單元係具有一本體、一擺動部、一轉動發電部及一電池；該本體係具有一本體空間；該擺動部係樞設於該轉動發電部上；該轉動發電部係固定於該本體空間中，用以將該擺動部之動能轉換成電能， 並輸出至該電池；而該電池係設於該本體空間中，用以儲存該轉動發電部輸出之電能，並供應該負載單元所需之電力；又，該負載單元係設於該本體空間中。

本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入瞭解。

茲以下列實施例並配合圖式詳細說明本發明於後：

如第一至第四圖所示，其係本發明之具發電單元之植入式裝置之第一實施例，其包括：一外層包覆部10、一負載單元20及一發電單元30。

關於該外層包覆部10，其係具有一真空狀態之內部空間11。

該負載單元20係具有一主功能部21及一發射部22；該發射部22係用以將主功能部21之資訊以訊號之方式發出；而該發電單元30係設於該內部空間11中，且具有一本體31、一擺動部32、一轉動發電部33及一電池34；該本體31係具有一本體空間311；該擺動部32係樞設於該轉動發電部33上；該轉動發電部33係固定於該本體空間311中，用以將該擺動部32之動能轉換成電能，並輸出至該電池34；而該電池34係設於該本體空間311中，用以儲存該轉動發電部33輸出之電能，並供應該負載單元20所需之電力；又，該負載單元20係設於該本體空間311中。

該外層包覆部10之內部空間11設計為真空狀態，係可達到避免細菌滋生及減少該擺動部32轉動時之阻力。

關於本發明之具發電單元之植入式裝置，其係用以植入一使用者70之體內，如第五A及第五B圖中之第一位置P1、第二位置P2(手臂)、第三位置P3及第四位置P4(腹部)，並隨該使用者70之動作(如四肢的擺動、走動時之晃動、跑動)而產生電力，使其負載單元20可不斷的得到電源的供應，解決一般植入人體之裝置有電力壽命之問題。

本發明之具發電單元之植入式裝置在設計上，為避免植入後造成使用者之不適，整體之體積較小，其外層包覆部10之直徑約為2公分；當然，在該外層包覆部10之材質的選擇上，需選用不與人體產生排斥之材質，例如：矽膠。

更詳細的說，該負載單元20之主功能部係可為感測裝置(例如：體溫計、脈博計、血糖計等)、定位裝置(例如：GPS)或識別裝置(例如：RFID標籤)；例如：該負載單元20之主功能部21在測得該使用者70之位置、體溫、脈搏或血糖後，係可由該發射部22以訊號之方式發出，再由醫護人員以一讀取系統(圖中未示)接收訊息並達到即時監控；而當該負載單元20之主功能部21為RFID時，則由該發射器22持續發送一識別訊息(即主動式RFID，讀寫器之距離可達200公尺)，可廣範應用於各場合進出之身份辨識(由於該發電裝置30可隨人體動作而不斷產生電源，因此，不會發生一般主動式RFID標籤因電力不足(或電力耗盡)而無法正常使用之問題。

如第六圖所示，當該負載單元20為血糖計時，係部份延伸至該外層包覆部10外，用以與該使用者70之血液接觸而測得其血糖值。

如第七A圖所示，發電單元30係設於內部空間11中，且發電單元30具有一本體31、一擺動部32、一轉動發電部33及一電池34。其中本體31係具有一本體空間311。擺動部32係樞設於轉動發電部33上。轉動發電部33係固定於本體空間311中，此轉動發電部33用以將擺動部32之動能轉換成電能，並輸出至電池34。至於電池34係設於本體空間311中，此電池34用以儲存轉動發電部33輸出之電能，並供應負載單元20所需之電力；又，負載單元20係設於本體空間311中。另外，發電單元30又具有一磁極部35及一感應線圈組36；該磁極部35係設於該擺動部32上，該磁極部35係為一永久磁鐵，並具有複數個磁極351，並保持N極與S極交錯排列；而該感應線圈組36係具有複數個感應線圈361，大體上等距的 設於該本體31之外圍，且各感應線圈361係相互連接；如第七B圖所示，當該磁極部35隨該擺動部32旋轉擺動時(該磁極部35於該感應線圈組36上方旋轉擺動)，藉由該感應線圈組36來切割該磁極部35所產生之磁力線，使該感應線圈組36感應一電動勢而產生電能，並輸出至該電池34。

如第八圖所示，其係本發明之電力供應流程，其中，該發電單元30產生電力後，係先經過內部之一整流電路37，將交流電變成直流電，再儲存至該電池34，最後再由該電池34將電力提供該負載單元20。

如第九A及第九B圖所示，假設本發明之植入式發電裝置係埋設於該使用者70之右手臂上，且該本體31係具有一基準線31A，當右手臂往前擺動時，係會帶動該發電單元30產生角度之變化(使該基準線31A往前傾斜)，但該擺動部32隨即會因重力而轉動至垂直向下之位置(與該基準線31A形成一預定角度θ之夾角，也就是轉動一預定角度θ)，而藉由該擺動部32之轉動，即可達到發電；如第十A及第十B圖所示，當右手臂往後擺動時，係會帶動該發電單元30產生角度之變化(使該基準線31A往後傾斜)，但該擺動部32隨即會因重力而轉動至垂直向下之位置(與該基準線31A形成一預定角度θ之夾角，也就是轉動一預定角度θ)，而藉由該擺動部32之轉動，即可達到發電。

由以上說明可知，本發明之植入式發電裝置，係可配合各種負載單元20而植入人體中，解決以往植入人體之裝置因電力有限，而必需於電力不足時由人體取出更換電池之缺點。

綜上所述，本發明之優點及功效可歸納為：

[1]植入後可持續發電以供應電力。一般植入人體之裝置的電池，並無發電之設計，使得其電力有所限制，當電力不足或電力耗盡時，則需從人體中將裝置取出，更換電池後再重新植入，在使用上極為不便；而本發明之發電單元30可隨人體動作而發電，達到持續提供電力之特點，解決一般裝置需取出 更換電池之缺點。

[2]藉由人體作動而隨時達到發電。本發明之發電單元30可隨人體四肢之擺動、走動時之晃動、跑動等經常進行之動作而達到發電，也就是說，只要人體處於活動狀態，就可以隨時達到發電之效果。

以上僅是藉由較佳實施例詳細說明本發明，對於該實施例所做的任何簡單修改與變化，皆不脫離本發明之精神與範圍。

由以上詳細說明，可使熟知本項技藝者明瞭本發明的確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，爰提出發明專利申請。

10‧‧‧外層包覆部

11‧‧‧內部空間

20‧‧‧負載單元

21‧‧‧主功能部

22‧‧‧發射部

30‧‧‧發電單元

31‧‧‧本體

311‧‧‧本體空間

32‧‧‧擺動部

33‧‧‧轉動發電部

34‧‧‧電池

35‧‧‧磁極部

351‧‧‧磁極

36‧‧‧感應線圈組

361‧‧‧感應線圈

37‧‧‧整流電路

P1‧‧‧第一位置

P2‧‧‧第二位置

P3‧‧‧第三位置

P4‧‧‧第四位置

θ‧‧‧預定角度

31A‧‧‧基準線

第一圖係本發明之具發電單元之植入式裝置之示意圖

第二圖係本發明之具發電單元之植入式裝置之局部剖視示意圖

第三圖係本發明之發電單元之示意圖

第四圖係本發明之外層包覆部之示意圖

第五A圖係本發明植入人體位置之示意圖

第五B圖係本發明植入人體手臂之示意圖

第六圖係本發明之第二實施例之示意圖

第七A圖係本發明之第三實施例之示意圖

第七B圖係本發明之第三實施例之局部剖視示意圖

第八圖係本發明之電力供應流程之示意圖

第九A圖係使用者之手臂往前擺動之示意圖

第九B圖係本發明於手臂往前擺動時之擺動部變化之示意圖

第十A圖係使用者之手臂往後擺動之示意圖

第十B圖係本發明於手臂往後擺動時之擺動部變化之示意圖

10‧‧‧外層包覆部

11‧‧‧內部空間

20‧‧‧負載單元

21‧‧‧主功能部

22‧‧‧發射部

30‧‧‧發電單元

31‧‧‧本體

311‧‧‧本體空間

32‧‧‧擺動部

33‧‧‧轉動發電部

34‧‧‧電池

Claims (1)

1. 一種具發電單元之植入式裝置，其包括：一外層包覆部，其係具有一真空狀態之內部空間；一負載單元，其係具有一主功能部及一發射部；該發射部係用以將主功能部之資訊以訊號之方式發出；一發電單元，其係設於該內部空間中；該發電單元係具有一本體、一擺動部、一轉動發電部及一電池；該本體係具有一本體空間；該擺動部係樞設於該轉動發電部上；該轉動發電部係固定於該本體空間中，用以將該擺動部之動能轉換成電能，並輸出至該電池；而該電池係設於該本體空間中，用以儲存該轉動發電部輸出之電能，並供應該負載單元所需之電力；又，該負載單元係設於該本體空間中；其中，該發電單元又具有磁極部及一感應線圈組；該磁極部係設於該擺動部上，該磁極部係為一永久磁鐵，並具有複數個磁極，並保持N極與S極交錯排列；而該感應線圈組係具有複數個感應線圈，大體上等距的設於該本體之外圍；當該磁極部隨該擺動部旋轉擺動時，藉由該感應線圈組來切割該磁極部所產生之磁力線，使該感應線圈組感應一電動勢而產生電能，並輸出至該電池。