植入式医疗电子设备供电电源原理与设计

　　1 前言

　　植入式医疗设备可分为被动式和主动式两种。大多数被动式的植入式医疗设备是非电子产品，如隐形眼镜、心脏支架、人造瓣膜、人造关节等组织结构装置。主动式的植人式设备如植入式心脏除颇器和心脏起搏器等各种激励系统，需要能量供给才能代替或提高某个器官的功能，或者治疗某种疾病。目前，植入式心脏除颇器和心脏起搏器这类装置维持着上百万心脏病患者的生命。其它激励系统也被用于治疗各式问题.如小便失禁以及慢性疼痛之类的疾病，深度脑激励设备也用于治疗诸如癫痛症、痉挛性震颇和帕金森综合症等疾病。虽然这些产品目前的应用规模不算大，但肯定会在不久的将来获得更广泛的运用。表1列举了部分植入式电子设备的功能以及它们的适应症。

　　植入式医疗电子设备通常由两大部分组成，即体内植入部分和体外测控部分。体外部分的任务是人体信息的测量与控制，从而完成疾病的诊断和治疗。整个装置包括信息的获取、处理、存档、控制、指令、显示与记录功能。体外部分与一般的医学仪器相同，系统的特点主要集中在植入部分上，以及体内外信息和能量的交换上。植入式医疗电子设备需要能量供给才能工作，它的能量供给方式有植入式电池供电和外部电源供电两种方式。本文结合具体的植入式医疗电子设备详细介绍这两种能量供给方式的特点。

　　2、植入式电池供电

　　使用植入式电池的重要原因是因为它的高可靠性。与许多消费电子产品不同，用于植入式医疗电子设备的电池是不能随意更换的。在植入式医疗电子设备密封之前，电池就牢固地固定在其内部。从这以后，在植入式医疗电子设备的侧试阶段、储存阶段以及植入人体之后，植入式电池就一直为设备供电。通常，我们可以确定电池的使用寿命。那么，作为植入式医疗电子设备组成部分的植入式电他就限定了植入式医疗电子设备的使用寿命。一般，植入式电池要工作(5~10)年。在此期间，植入式电池要具有极小的输出电压降，无任何不良的副作用。如果医学技术上的进步使得植入式医疗电子设备更换比较容易，那么就不再需要考虑电池自身的使用状况了，目前这只是一种理想的情况。

　　医生和患者都希望植入式医疗电子设备的体积尽可能小。一个植入式心脏起搏器体积大约20ml，植入式除颤器体积大约是心脏起搏器提及的(3~4)倍。不管是哪一种植入式医疗电子设备，几乎一半的体积是被内部电池占用了。因此，体积能量密度(能量体积比)或质量能量密度〔能量质量比)对于植入式电池的设计选择都是要重点考虑的参数。