專利名稱：超微型植入式血壓測量監(jiān)測方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)發(fā)明涉及超低功耗超小體積體內(nèi)植入式血壓信號測量監(jiān)測的方法和裝置， 尤其能在自然的生理狀態(tài)下長期、安全、穩(wěn)定的直接測量血壓、實時監(jiān)測到收縮壓、舒張壓， 獲取平均壓、脈率、血容量以及血流量等相關(guān)參數(shù)，并完成血壓波形的顯示、存儲、打印輸出；屬于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，公知的血壓測量采用的柯氏音法在方法性誤差(包括聽覺誤差、判斷誤差、 視覺滯后誤差、減壓時機誤差)、操作誤差(包括放氣減壓速度誤差、綁扎松緊誤差、探測器位置誤差、被測試者位置誤差)、配用器具誤差(壓力計和聽診器誤差)等諸多誤差導(dǎo)致血壓測量不能完全真實客觀的反映血壓指標(biāo)；示波法電子血壓計測量血壓不可靠、不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)離散；壓力容積法、壓力傳感、光電傳感的間接方法也不能真實客觀的測量和監(jiān)測血壓信號。采用體內(nèi)植入式血壓直接測量可真實有效的獲得血壓相關(guān)參數(shù)并能長期監(jiān)測；國內(nèi)研究機構(gòu)對植入式系統(tǒng)構(gòu)建和功能開展了大量研究，但在體積、功耗方面仍沒有完善的系統(tǒng)解決方法和方案；國外已有的相關(guān)技術(shù)落后、解決方案不夠完善科學(xué)，在體積和功耗方面無法滿足植入式血壓測量的實際應(yīng)用需求。病理、藥理和生理科研領(lǐng)域?qū)χ踩胧綗o線遙測和監(jiān)測血壓及其相關(guān)參數(shù)有迫切的需求，特別是在高血壓糖尿病等疾病研究、相關(guān)治療藥物療效的判斷和研究；各類疾病的診斷和治療中也急切需要真實可靠的血壓參數(shù)對一些疾病手術(shù)過程對血壓進行監(jiān)測，術(shù)后恢復(fù)也對血壓等參數(shù)特別的關(guān)注和重視。此外微型傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體元器件的迅速發(fā)展，芯片功能強大和完善，也為發(fā)明先進植入式無線血壓監(jiān)測技術(shù)和方法提供保證。

發(fā)明內(nèi)容
本技術(shù)發(fā)明涉及超低功耗超小體積體內(nèi)植入式血壓信號測量監(jiān)測的方法和裝置， 尤其在能在自然的生理狀態(tài)下長期、安全、穩(wěn)定直接無線遙測和監(jiān)測血壓，實時監(jiān)測到收縮壓、舒張壓、獲取平均壓、脈率、血容量以及血流量等血液相關(guān)參數(shù)。本技術(shù)發(fā)明提供一種基于微型壓力傳感系統(tǒng)和超微功耗超小體積的信號傳輸系統(tǒng)，可以實時同步安全、可靠、穩(wěn)定的植入式直接測量體內(nèi)血壓信號和監(jiān)測體內(nèi)血壓相關(guān)參數(shù)。本技術(shù)發(fā)明包括體內(nèi)超微功耗超小體積體植入血壓傳感系統(tǒng)和信號采集的微型電子膠囊，體外信號接收記錄和監(jiān)測系統(tǒng)、體外計算機信號數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)；本技術(shù)發(fā)明運用微型電子膠囊的血壓傳感系統(tǒng)完成對血壓信號的傳導(dǎo)，超低功耗的信號的采集，專用低功耗無線通信系統(tǒng)；體外信號數(shù)據(jù)接收記錄儀系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信號的接收調(diào)整處理存儲，經(jīng)過接口模塊給計算機信號數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)進行專用的軟件數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析，數(shù)據(jù)圖像顯示，數(shù)據(jù)存儲，打印輸出。本技術(shù)發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是血壓信號由生理信號傳感提取模塊傳導(dǎo)給信號調(diào)理處理模塊經(jīng)過調(diào)理處理后有無線發(fā)射模塊發(fā)射，體外接收系統(tǒng)接收后進行信號處理后給體外計算機數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。超低功耗超小體積體內(nèi)植入式血壓傳感和信
3號采集的微型電子膠囊外形為膠囊體狀，整個植入體膠囊長為13. 8mm，直徑為9. 5mm,由無線能量接收和電源管理功能模塊、可充電紐扣電池、血壓信號傳感提取模塊、信號調(diào)理及處理功能模塊、無線發(fā)/收通信功能模塊、天線、膠囊外殼組成；可充電式無線能量傳輸系統(tǒng)通過體外射頻能量供應(yīng)，體內(nèi)帶自動定向三維接收裝置完成無線能量傳輸并完成充電電池充電，該系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、傳輸效率高，在體內(nèi)植入系統(tǒng)中可消除固定容量紐扣電池容量不足的缺點及單線圈無線供能可能出現(xiàn)的能量供給斷缺的影響；血壓信號傳感提取模塊包括傳壓導(dǎo)管、感壓凝膠、微型壓力傳感器、傳感器封裝外殼等，微型壓力傳感器采用硅壓阻全橋式傳感，橋比電阻是經(jīng)過特殊處理，阻值可高達50K，極大地降低血壓傳感器的功耗，實現(xiàn)血壓信號的長期監(jiān)測；體外信號程控數(shù)據(jù)接收記錄系統(tǒng)包括天線、收/發(fā)通信功能模塊、信號處理功能模塊、信號存貯功能模塊、數(shù)據(jù)接口等組件，接收器可接收多個植入體的信號，接收器可自動識別植入體序列號及功能，控制植入體電路開關(guān)，接收植入體發(fā)送信號，有效范圍在0. 5 10米；對于在接收范圍內(nèi)的多個植入體可同時接收，實現(xiàn)多個體的同時監(jiān)測，輸出信號為放大后的模擬信號0 5V，可輸出給其他記錄系統(tǒng)記錄分析。 體外信號數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)由計算機、數(shù)據(jù)接口、專用軟件、輸出設(shè)備、打印設(shè)備組成。本發(fā)明的有益效果是在自然的生理狀態(tài)下長期、安全、穩(wěn)定、直接監(jiān)測收縮壓、 舒張壓，獲取平均壓、脈率、血容量以及血流量相關(guān)參數(shù)，監(jiān)測生理活動情況，分析體內(nèi)各項血壓相關(guān)指標(biāo)；廣泛應(yīng)用于藥理、生理、病理的實驗研究；有效應(yīng)用于心血管和神經(jīng)科學(xué)研究，有利于建立各類疾病模型，有應(yīng)用于其他領(lǐng)域研究的潛力，有效應(yīng)用于手術(shù)中血壓信號的檢測和售后回復(fù)的血壓監(jiān)測，該發(fā)明并可對多個個體實時同步進行監(jiān)測和記錄分析，有效的實驗數(shù)據(jù)的記錄分析存儲。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明圖1是超微小體積體內(nèi)植入血壓測量膠囊系統(tǒng)該微型電子膠囊系統(tǒng)整個膠囊長為13. 8mm,直徑為9. 5mm ；圖中(1)硅膠密封外殼，采用硅膠材料，生物相容性好，且不滲漏，不凝血、不感染；( 是三維且?guī)ё詣佣ㄏ驘o線供能接收線圈；(3)電源管理模塊；(4)可充電電池；(5)磁控電源控制；(2) (3) (4) (5) 共同組成電源供給部分，該模塊完成無線功能并進行電源管理和對電池進行充電，并采用磁控開關(guān)方式完成系統(tǒng)的電氣控制保證絕對的電氣隔離和斷通，實現(xiàn)長期穩(wěn)定的電源供給，該系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、傳輸效率高，在體內(nèi)植入系統(tǒng)中可消除固定容量紐扣電池不足的缺點及單線圈無線供能可能出現(xiàn)的能量供給斷缺的影響；(7)為直徑為 0. 38mm，長度為8cm的引壓導(dǎo)管，該裝置完成把血壓壓力信號傳導(dǎo)給壓力傳感器，其頭端為 6mm長度的導(dǎo)壓凝膠，并增加肝素鈉以抗凝血，后端為純水，共同完成壓力信號的傳導(dǎo)；(8) 血壓壓力傳感器，內(nèi)含血壓傳感芯體、引壓導(dǎo)管安裝接口、壓力傳感器接口部件，傳感芯體采用先進的傳感技術(shù)，器橋比電阻丁志偉50K歐姆；(9)血壓信號的放大調(diào)理校準(zhǔn)電路部分，主要進行的是微弱血壓信號的放大調(diào)理、并進行自校準(zhǔn)；(10)A/D轉(zhuǎn)換器，(11)超低功耗MCU，實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)采集、并設(shè)計濾波及信號處理；(12)超低功耗無線收發(fā)模塊，包括振蕩電路、發(fā)射電路和接收電路，工作頻率在ISM范圍，能在低功耗情況下穩(wěn)定發(fā)射體內(nèi)血壓信號；(13)為發(fā)射線圈并采用環(huán)繞繞制減小體積空間。
圖2是專用植入式血壓傳感器示意圖該專用植入式血壓傳感系統(tǒng)有(I)PCB焊接板，該部件有外接焊接引腳，金絲綁定引腳，壓力調(diào)理處理電路；( 外接電路焊接引腳，用于裝配連接膠囊其他電器部件；(3)定制的硅壓阻傳感芯體，芯體體積為L*W = 1. 8mm* 1. 1mm，該結(jié)構(gòu)采用專用參雜全橋硅壓阻， 橋比電阻增大到50K，而且焊接面和感壓面不在一個面上，便于封裝和綁定；(4)金絲綁定線，用于綁定傳感芯體引腳到PCB板；(5)綁定線保護膠層，該保護層采用專用膠體保護綁定金絲穩(wěn)定無折斷；(6)鋁材料制作的封裝外套，(7)引壓嘴，(8)封裝灌注孔；(6) (7) (8) 為整個封裝部件，直徑為5mm的圓形，底部為空以放置PCB板及傳感芯體等部件，上部設(shè)計有引壓嘴和封裝灌注孔，以實現(xiàn)傳感芯體與外殼之間的灌水倉體；(9)為灌注的水導(dǎo)壓液，為外徑為0.38mm的PE管，長度為導(dǎo)壓凝膠，并增加防凝血藥物；該裝置在完成綁定、導(dǎo)壓管的安裝及密封工作后，通過(8)號孔往空腔體及導(dǎo)管(9)灌注導(dǎo)壓液，并頭端(10)封裝導(dǎo)壓凝膠，在完成該步驟后，密封(8)號孔。
具體實施例方式步驟一精細外科皮下植入手術(shù)超微小體積體內(nèi)植入血壓監(jiān)測微型電子膠囊由醫(yī)護人員進行精細外科手術(shù)將植入體腹腔內(nèi)，包括麻醉后氣管插管，呼吸機輔助呼吸，精細開胸手術(shù)，壓力導(dǎo)管的安放和血管傷口的愈合，關(guān)胸縫合，通過外科手術(shù)膠囊固定縫合口進行腹腔內(nèi)固定，縫合手術(shù)及必要的手術(shù)處理，用抗生素預(yù)防感染，保證電子膠囊在體內(nèi)不產(chǎn)生排異、感染、粘連、凝血、溶血、無毒。步驟二 精細手術(shù)完成后一周，在自然生理狀態(tài)下，開啟計算機控制系統(tǒng)使電子膠囊系統(tǒng)開始工作，在自然狀態(tài)下無線遙測體內(nèi)血壓參數(shù)，監(jiān)測生理活動情況，分析體內(nèi)各項生理指標(biāo)，連續(xù)長期對血壓參數(shù)的有效直接監(jiān)測。步驟三在開啟微型電子膠囊的同時，同時開啟體外信號數(shù)據(jù)接收記錄器，通過無線信號接收模塊、信號數(shù)據(jù)處理模塊、信號數(shù)據(jù)儲存模塊、信號數(shù)據(jù)接口模塊同步實時實現(xiàn)對微型電子膠囊無線發(fā)射信號的接收、信號的分析儲存并通過接口模塊輸送給計算機系統(tǒng)；接收植入體發(fā)送信號，有效通信范圍在0. 5 10米。步驟四同時開啟數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，接收多個植入體的信號，自動識別植入體序列號及功能，對于在接收范圍內(nèi)的多個植入體可同時接收，實現(xiàn)多個體的同時監(jiān)測，輸出信號為放大后的模擬信號O 5V，可輸出給計算機信號數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)。步驟五計算機信號數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口模塊完成對數(shù)據(jù)信號的傳輸，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過專用軟件分析接收系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)完成對血壓波形的記錄、顯示、存儲和初步診斷，實際監(jiān)測到收縮壓、舒張壓，獲取到平均壓、脈率、血容量以及血流量等血液相關(guān)參數(shù)；可選擇顯示數(shù)據(jù)結(jié)果，并獲得血壓波形，數(shù)據(jù)處理結(jié)果的保存和打印輸出。
權(quán)利要求
1.一種基于超低功耗超小體積體內(nèi)植入式血壓信號測量監(jiān)測的方法和裝置、包括圖1 中生物相容性良好的硅膠外殼(1)、三維且?guī)ё詣佣ㄏ驘o線供能接收系統(tǒng)O)、可充電路及電源管理模塊(3)、可充電電池0)、磁控開關(guān)(5)、含壓力傳導(dǎo)系統(tǒng)和專用傳感芯體的血壓傳感系統(tǒng)(8)、血壓信號的放大調(diào)理校準(zhǔn)電路部分(9)、A/D轉(zhuǎn)換器(10)、超低功耗MCU(Il)、 超低功耗無線收發(fā)模塊(12)、并采用環(huán)繞繞制減小體積空間的發(fā)射線圈(13)，該膠囊都采用無線功能的可充電電池技術(shù)，裝置完成血壓信號的提取、傳導(dǎo)、調(diào)理校準(zhǔn)、無線收發(fā)和傳輸，長期監(jiān)測血壓信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗超小體積體內(nèi)植入式血壓信號測量和監(jiān)測的方法和裝置，其特征在于其外形為膠囊型，外形尺寸為# 9. 5mmX 13. 8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗超小體積體內(nèi)植入式血壓信號測量和監(jiān)測的方法和裝置，其特征在于包括圖2中專用植入式血壓傳感系統(tǒng)，該傳感系統(tǒng)在完成綁定、導(dǎo)壓管的安裝及密封工作后，通過導(dǎo)管灌注導(dǎo)壓液和封裝導(dǎo)壓凝膠，以實現(xiàn)對血壓信號的直接傳導(dǎo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗超小體積體內(nèi)植入式血壓信號測量和監(jiān)測的方法和裝置，其特征在于運用微型電子膠囊的血壓傳感系統(tǒng)完成對血壓信號的傳導(dǎo)，超低功耗的信號的采集，專用低功耗無線通信系統(tǒng)；體外信號數(shù)據(jù)接收記錄儀系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信號的接收調(diào)整處理存儲，經(jīng)過接口模塊給計算機信號數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)進行專用的軟件數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測，在自然的生理狀態(tài)下長期、安全、穩(wěn)定、直接監(jiān)測收縮壓、舒張壓，獲取平均壓、脈率、血容量以及血流量相關(guān)參數(shù)，并完成血壓波形的顯示，存儲，打印輸出。
全文摘要
一種涉及超低功耗超小體積體內(nèi)植入式血壓信號測量監(jiān)測的方法和裝置，該裝置為膠囊型，利用電磁耦合能量供應(yīng)系統(tǒng)和可充電技術(shù)，運用專用血壓傳感系統(tǒng)完成血壓信號的傳導(dǎo)，超低功耗的信號采集和無線收發(fā)，體外信號數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)完成信號的無線接收調(diào)理，經(jīng)過接口模塊給信號數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)存儲分析。本發(fā)明可在自然的生理狀態(tài)下長期、安全、穩(wěn)定、直接監(jiān)測收縮壓、舒張壓，獲得平均壓、脈率、血容量、血流量等相關(guān)參數(shù)，完成血壓波形的顯示，存儲，打印輸出；廣泛應(yīng)用于藥理、病理、藥理試驗，有效應(yīng)用于心血管和高血壓糖尿病的研究，相關(guān)治療藥物療效的判斷，各類疾病的診斷和治療的手術(shù)中和術(shù)后血壓的監(jiān)測，并應(yīng)用于其他研究領(lǐng)域。
文檔編號A61B5/0215GK102485167SQ201010579710
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者張文贊, 羅章源 申請人:張文贊, 杰升生物科技(上海)有限公司, 羅章源