專利名稱：超微型植入式血壓測(cè)量監(jiān)測(cè)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(hào)測(cè)量監(jiān)測(cè)的方法和裝置， 尤其能在自然的生理狀態(tài)下長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定的直接測(cè)量血壓、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(chǔ)、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(cè)量采用的柯氏音法在方法性誤差(包括聽(tīng)覺(jué)誤差、判斷誤差、 視覺(jué)滯后誤差、減壓時(shí)機(jī)誤差)、操作誤差(包括放氣減壓速度誤差、綁扎松緊誤差、探測(cè)器位置誤差、被測(cè)試者位置誤差)、配用器具誤差(壓力計(jì)和聽(tīng)診器誤差)等諸多誤差導(dǎo)致血壓測(cè)量不能完全真實(shí)客觀的反映血壓指標(biāo)；示波法電子血壓計(jì)測(cè)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(shí)客觀的測(cè)量和監(jiān)測(cè)血壓信號(hào)。采用體內(nèi)植入式血壓直接測(cè)量可真實(shí)有效的獲得血壓相關(guān)參數(shù)并能長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對(duì)植入式系統(tǒng)構(gòu)建和功能開(kāi)展了大量研究，但在體積、功耗方面仍沒(méi)有完善的系統(tǒng)解決方法和方案；國(guó)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(wú)法滿足植入式血壓測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用需求。病理、藥理和生理科研領(lǐng)域?qū)χ踩胧綗o(wú)線遙測(cè)和監(jiān)測(cè)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(shí)可靠的血壓參數(shù)對(duì)一些疾病手術(shù)過(guò)程對(duì)血壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，術(shù)后恢復(fù)也對(duì)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(qiáng)大和完善，也為發(fā)明先進(jìn)植入式無(wú)線血壓監(jiān)測(cè)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(hào)測(cè)量監(jiān)測(cè)的方法和裝置， 尤其在能在自然的生理狀態(tài)下長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定直接無(wú)線遙測(cè)和監(jiān)測(cè)血壓，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(hào)傳輸系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)同步安全、可靠、穩(wěn)定的植入式直接測(cè)量體內(nèi)血壓信號(hào)和監(jiān)測(cè)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(hào)采集的微型電子膠囊，體外信號(hào)接收記錄和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、體外計(jì)算機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)；本技術(shù)發(fā)明運(yùn)用微型電子膠囊的血壓傳感系統(tǒng)完成對(duì)血壓信號(hào)的傳導(dǎo)，超低功耗的信號(hào)的采集，專用低功耗無(wú)線通信系統(tǒng)；體外信號(hào)數(shù)據(jù)接收記錄儀系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的接收調(diào)整處理存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)接口模塊給計(jì)算機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)進(jìn)行專用的軟件數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析，數(shù)據(jù)圖像顯示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，打印輸出。本技術(shù)發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是血壓信號(hào)由生理信號(hào)傳感提取模塊傳導(dǎo)給信號(hào)調(diào)理處理模塊經(jīng)過(guò)調(diào)理處理后有無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)射，體外接收系統(tǒng)接收后進(jìn)行信號(hào)處理后給體外計(jì)算機(jī)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(hào)采集的微型電子膠囊外形為膠囊體狀，整個(gè)植入體膠囊長(zhǎng)為13. 8mm，直徑為9. 5mm,由無(wú)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(hào)傳感提取模塊、信號(hào)調(diào)理及處理功能模塊、無(wú)線發(fā)/收通信功能模塊、天線、膠囊外殼組成；可充電式無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)通過(guò)體外射頻能量供應(yīng)，體內(nèi)帶自動(dòng)定向三維接收裝置完成無(wú)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(jiǎn)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(diǎn)及單線圈無(wú)線供能可能出現(xiàn)的能量供給斷缺的影響；血壓信號(hào)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(guò)特殊處理，阻值可高達(dá)50K，極大地降低血壓傳感器的功耗，實(shí)現(xiàn)血壓信號(hào)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；體外信號(hào)程控?cái)?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(hào)處理功能模塊、信號(hào)存貯功能模塊、數(shù)據(jù)接口等組件，接收器可接收多個(gè)植入體的信號(hào)，接收器可自動(dòng)識(shí)別植入體序列號(hào)及功能，控制植入體電路開(kāi)關(guān)，接收植入體發(fā)送信號(hào)，有效范圍在0. 5 10米；對(duì)于在接收范圍內(nèi)的多個(gè)植入體可同時(shí)接收，實(shí)現(xiàn)多個(gè)體的同時(shí)監(jiān)測(cè)，輸出信號(hào)為放大后的模擬信號(hào)0 5V，可輸出給其他記錄系統(tǒng)記錄分析。 體外信號(hào)數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、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(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定、直接監(jiān)測(cè)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(cè)生理活動(dòng)情況，分析體內(nèi)各項(xiàng)血壓相關(guān)指標(biāo)；廣泛應(yīng)用于藥理、生理、病理的實(shí)驗(yàn)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(hào)的檢測(cè)和售后回復(fù)的血壓監(jiān)測(cè)，該發(fā)明并可對(duì)多個(gè)個(gè)體實(shí)時(shí)同步進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄分析，有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄分析存儲(chǔ)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明圖1是超微小體積體內(nèi)植入血壓測(cè)量膠囊系統(tǒng)該微型電子膠囊系統(tǒng)整個(gè)膠囊長(zhǎng)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?dòng)定向無(wú)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(wú)線功能并進(jìn)行電源管理和對(duì)電池進(jìn)行充電，并采用磁控開(kāi)關(guān)方式完成系統(tǒng)的電氣控制保證絕對(duì)的電氣隔離和斷通，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的電源供給，該系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)及單線圈無(wú)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(zhǎng)度為8cm的引壓導(dǎo)管，該裝置完成把血壓壓力信號(hào)傳導(dǎo)給壓力傳感器，其頭端為 6mm長(zhǎng)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(hào)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(jìn)的傳感技術(shù)，器橋比電阻丁志偉50K歐姆；(9)血壓信號(hào)的放大調(diào)理校準(zhǔn)電路部分，主要進(jìn)行的是微弱血壓信號(hào)的放大調(diào)理、并進(jìn)行自校準(zhǔn)；(10)A/D轉(zhuǎn)換器，(11)超低功耗MCU，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)采集、并設(shè)計(jì)濾波及信號(hào)處理；(12)超低功耗無(wú)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(hào)；(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(zhǎng)*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(gè)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(hù)膠層，該保護(hù)層采用專用膠體保護(hù)綁定金絲穩(wěn)定無(wú)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(gè)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(jì)有引壓嘴和封裝灌注孔，以實(shí)現(xiàn)傳感芯體與外殼之間的灌水倉(cāng)體；(9)為灌注的水導(dǎo)壓液，為外徑為0.38mm的PE管，長(zhǎng)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(guò)(8)號(hào)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(hào)孔。
具體實(shí)施例方式步驟一精細(xì)外科皮下植入手術(shù)超微小體積體內(nèi)植入血壓監(jiān)測(cè)微型電子膠囊由醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行精細(xì)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(jī)輔助呼吸，精細(xì)開(kāi)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(guò)外科手術(shù)膠囊固定縫合口進(jìn)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(wú)毒。步驟二 精細(xì)手術(shù)完成后一周，在自然生理狀態(tài)下，開(kāi)啟計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)使電子膠囊系統(tǒng)開(kāi)始工作，在自然狀態(tài)下無(wú)線遙測(cè)體內(nèi)血壓參數(shù)，監(jiān)測(cè)生理活動(dòng)情況，分析體內(nèi)各項(xiàng)生理指標(biāo)，連續(xù)長(zhǎng)期對(duì)血壓參數(shù)的有效直接監(jiān)測(cè)。步驟三在開(kāi)啟微型電子膠囊的同時(shí)，同時(shí)開(kāi)啟體外信號(hào)數(shù)據(jù)接收記錄器，通過(guò)無(wú)線信號(hào)接收模塊、信號(hào)數(shù)據(jù)處理模塊、信號(hào)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、信號(hào)數(shù)據(jù)接口模塊同步實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)微型電子膠囊無(wú)線發(fā)射信號(hào)的接收、信號(hào)的分析儲(chǔ)存并通過(guò)接口模塊輸送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；接收植入體發(fā)送信號(hào)，有效通信范圍在0. 5 10米。步驟四同時(shí)開(kāi)啟數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，接收多個(gè)植入體的信號(hào)，自動(dòng)識(shí)別植入體序列號(hào)及功能，對(duì)于在接收范圍內(nèi)的多個(gè)植入體可同時(shí)接收，實(shí)現(xiàn)多個(gè)體的同時(shí)監(jiān)測(cè)，輸出信號(hào)為放大后的模擬信號(hào)O 5V，可輸出給計(jì)算機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)。步驟五計(jì)算機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)接口模塊完成對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)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(duì)血壓波形的記錄、顯示、存儲(chǔ)和初步診斷，實(shí)際監(jiān)測(cè)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(hào)測(cè)量監(jiān)測(cè)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?dòng)定向無(wú)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(kāi)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(hào)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(wú)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(wú)線功能的可充電電池技術(shù)，裝置完成血壓信號(hào)的提取、傳導(dǎo)、調(diào)理校準(zhǔn)、無(wú)線收發(fā)和傳輸，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)血壓信號(hào)。
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(hào)測(cè)量和監(jiān)測(cè)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(hào)測(cè)量和監(jiān)測(cè)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(guò)導(dǎo)管灌注導(dǎo)壓液和封裝導(dǎo)壓凝膠，以實(shí)現(xiàn)對(duì)血壓信號(hào)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(hào)測(cè)量和監(jiān)測(cè)的方法和裝置，其特征在于運(yùn)用微型電子膠囊的血壓傳感系統(tǒng)完成對(duì)血壓信號(hào)的傳導(dǎo)，超低功耗的信號(hào)的采集，專用低功耗無(wú)線通信系統(tǒng)；體外信號(hào)數(shù)據(jù)接收記錄儀系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的接收調(diào)整處理存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)接口模塊給計(jì)算機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)進(jìn)行專用的軟件數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測(cè)，在自然的生理狀態(tài)下長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定、直接監(jiān)測(cè)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(chǔ)，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(hào)測(cè)量監(jiān)測(cè)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(yùn)用專用血壓傳感系統(tǒng)完成血壓信號(hào)的傳導(dǎo)，超低功耗的信號(hào)采集和無(wú)線收發(fā)，體外信號(hào)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)完成信號(hào)的無(wú)線接收調(diào)理，經(jīng)過(guò)接口模塊給信號(hào)數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析。本發(fā)明可在自然的生理狀態(tài)下長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定、直接監(jiān)測(cè)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(chǔ)，打印輸出；廣泛應(yīng)用于藥理、病理、藥理試驗(yàn)，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(cè)，并應(yīng)用于其他研究領(lǐng)域。
文檔編號(hào)A61B5/0215GK102485167SQ201010579710
公開(kāi)日2012年6月6日 申請(qǐng)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(qǐng)人:張文贊, 杰升生物科技(上海)有限公司, 羅章源