植入式低功耗无线血糖监测仪的制作方法

文档序号:1310526
植入式低功耗无线血糖监测仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种植入式低功耗无线血糖监测仪,包括体内植入组件和体外组件,所述体内植入组件包括植入式葡萄糖传感器,所述植入式葡萄糖传感器与信号处理电路连接,所述信号处理电路与微处理器连接,所述微处理器与第一无线通信模块连接,所述植入式葡萄糖传感器,所述信号处理电路,所述微处理器和所述第一无线通信模块都与供电模块连接,所述信号处理电路,所述微处理器所述无线通信模块和所述供电模块都包覆在外壳内;所述体外组件包括第二无线通信模块和上位机,所述第二无线通信模块和所述上位机连接。采用本发明技术方案,解决了血糖的连续实时检测问题,实现了糖尿病患者血糖水平的动态监测,可以对糖尿病患者的治疗具有极大帮助。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于生化检测和植入式医疗仪器【技术领域】,具体涉及一种植入式低功耗无 线血糖监测仪。 植入式低功耗无线血糖监测仪

【背景技术】
[0002] 糖尿病是一种由于胰岛素缺乏引起的内分泌代谢紊乱,早期症状为失去对血糖浓 度的控制能力,继而导致一系列的综合症(失明、肾衰等),甚至危及病人的生命。糖尿病是 世界性的多发病和常见病,近些年其发病率呈明显上升趋势。我国发病率已达到2. 5-3%,十 分接近欧美发达国家的2-5%。现今,我国约有5000万病人,全世界约有2亿多病人,糖尿病 已成为全球性的卫生保健问题,并严重地威胁着人类的健康,成为仅次于心血管病、癌症的 第三大危险疾病。因而,糖尿病的诊断和治疗不仅是我国,也是全世界医学界面临的重大课 题。长期研究工作已充分表明,如果葡萄糖浓度能够严格控制在正常生理范围内,那么糖尿 病综合症就可以得到控制。因此,血糖检测在糖尿病管理中占很重要的地位。
[0003] 目前临床血糖检测方法通常为有创检测,需要从病人的手指处取血,然后依靠电 化学方法,测定病人血液中葡萄糖的浓度。有创测量方法每次对病人进行血糖检测时都会 对病人产生一定程度的伤害,不仅给病人增加了痛苦,而且增加了感染的风险。有创测量方 法的最大不足之处是不能实现人体血糖浓度的动态检测,无法获取病人血糖浓度的实时变 化情况,这对糖尿病的有效治疗是不利的。
[0004] 为了实现血糖浓度的动态、连续检测,现已出现了体外光学检测的无创方法和透 皮抽取检测组织液中葡萄糖浓度的微创方法,但这些检测方法存在着检测精度不足和可靠 性较低等问题,尚处于研究阶段,较少有临床应用。
[0005] 由于生物传感技术、电子技术的发展,使得小体积的可植入式葡萄糖传感器趋于 实用,借助于低功耗的检测电路和无线通信电路使血糖的长时间动态检测成为可能。


【发明内容】

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术存在的问题,提供一种植入式低功耗无线血糖监 测仪,该设备采用植入式葡萄糖传感器,可以实时检测糖尿病患者组织液或血液中的葡萄 糖浓度。
[0007] 为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现: 植入式低功耗无线血糖监测仪,包括体内植入组件和体外组件,所述体内植入组件包 括植入式葡萄糖传感器,信号处理电路,微处理器,第一无线通信模块,供电模块和外壳,所 述植入式葡萄糖传感器与所述信号处理电路连接,所述信号处理电路与所述微处理器连 接,所述微处理器与所述第一无线通信模块连接,所述植入式葡萄糖传感器,所述信号处理 电路,所述微处理器和所述第一无线通信模块都与所述供电模块连接,所述信号处理电路, 所述微处理器所述无线通信模块和所述供电模块都包覆在所述外壳内; 所述体外组件包括第二无线通信模块和上位机,所述第二无线通信模块和所述上位机 连接。
[0008] 进一步的,所述体内植入组件对人体血糖的测量间隔收所述体外组件控制,所述 测量间隔的时间在ls_3600s之间连续可调,调节步进为Is。
[0009] 进一步的,所述植入式葡萄糖传感器采用基于电化学原理的葡萄糖传感器,所述 第一无线通信模块采用蓝牙协议或ZigBee协议,所述供电模块包括电池和管理电路,负责 给所述体内植入组件的各模块提供电,所述外壳采用具有良好生物相容性的透波材料。 [0010] 优选的,所述信号处理电路对所述植入式葡萄糖传感器输出的电学信号进行放 大,滤波和模数转换的操作,转化为数字信号后输入所述微处理器,通过所述微处理器对信 号进行协议转换后通过所述第一无线通信模块上传至所述体外组件。
[0011] 进一步的,所述上位机采用PC机,平板电脑或智能手机。
[0012] 本发明的有益效果: 采用本发明技术方案,解决了血糖的连续实时检测问题,实现了糖尿病患者血糖水平 的动态监测,可以对糖尿病患者的治疗具有极大帮助。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 图1是本发明的植入式低功耗无线血糖监测仪的结构框图。
[0014] 图中标号说明:1、植入式葡萄糖传感器,2、信号处理电路,3、微处理器,4、第一无 线通信模块,5、供电模块,6、外壳,7、第二无线通信模块,8、上位机。

【具体实施方式】
[0015] 下面将参考附图并结合实施例,来详细说明本发明。
[0016] 参照图1所示,具包括体内植入组件和体外组件两部分。
[0017] 所述体内植入组件包括植入式葡萄糖传感器1、信号处理电路2、微处理器3、第一 无线通信模块4、供电模块5和外壳6,所述植入式葡萄糖传感器1与人体组织液或血液接 触,将组织液或血液中的葡萄糖浓度信号转化为电学信号,所述信号处理电路2与所述植 入式葡萄糖传感器1相连,对所述植入式葡萄糖传感器1输出的电学信号进行放大、滤波、 模数转换等操作,转化为数字信号后输入微处理器3,所述微处理器3对接收的数字化的血 糖信号进行协议转换后通过所述第一无线通信模块4上传至所述体外组件,所述供电模块 5包括电池与电源管理电路,负责给体内植入组件的各模块供电,所述外壳6采用具有良好 生物相容性的透波材料,将体内植入组件A除植入式葡萄糖传感器1之外的所有模块包覆 在内。
[0018] 优选地,所述植入式葡萄糖传感器1可以采用基于电化学原理的葡萄糖传感 器,其原理为:葡萄糖(Glucose)经葡萄糖氧化酶(G0/FAD)催化氧化成为葡萄糖内酯 (d-Gluconolactone),同时葡萄糖氧化酶转化为其还原态(G0/FADH 2)。接着,葡萄糖内酯水 解为葡萄糖酸(Gluconic Acid),还原态葡萄糖氧化酶将铁氰离子([Fe(CN)6D还原为亚 铁氰离子([Fe(CN) 6]4〇。当对葡萄糖传感器施加一定的电压后,亚铁氰离子([Fe(CN)6] 4〇 还原为铁氰离子([Fe(CN)6D,并产生电流,电流大小与葡萄糖浓度成正比,由此就实现了 葡萄糖浓度信号到电流信号的转换。
[0019] 所述信号处理电路2将葡萄糖传感器输出的电流信号通过跨阻放大电路转换为 电压信号,进行放大和低通滤波后得到稳定且幅值合适的模拟电压信号,然后进行模数转 换,所述微处理器3控制模数转换电路何时对所述信号处理电路2输出的模拟电压信号进 行采样,并接收其输出的数字信号,所述微处理器3对接收的数字信号进行协议转换后通 过所述无线通信模块4上传至所述体外组件。优选的,所述第一无线通信模块4可采用蓝 牙协议或ZigBee协议。
[0020] 所述供电模块5包括电池与电源管理电路,负责给体内植入组件的各模块供电, 优选的,顶端供电模块5所需的电池可采用锂碘电池,锂碘电池已成功应用于植入式心脏 起搏器,技术成熟,安全性和可靠性有保证,电源管理电路将电池输出电压转换为各模块电 路所需的电压,并监控电池的电源消耗情况和剩余电量,待电池容量不足时向所述微处理 器3发出警示信号,所述微处理器3通过所述无线通信模块4将电池容量不足警示信号上 传至所述体外组件。
[0021] 所述外壳6采用具有良好生物相容性的透波材料,将所述体内植入组件除所述植 入式葡萄糖传感器1之外的所有模块包覆在内。
[0022] 所述体外组件包括第二无线通信模块7与上位机8,所述第二无线通信模块7接收 体内植入组件上传的人体血糖信号,同时将所述上位机8的设置或控制命令下传至所述体 内植入组件,所述上位机8可将人体血糖信号进行显示与保存,并在血糖指标超出正常值 时进行提醒或报警。优选的,所述上位机8可以采用PC机、平板电脑或智能手机。
[0023] 所述体外组件通过所述第二无线通信模块7向所述体内植入组件发送控制命令, 可调节体内植入组件对人体血糖的测量间隔时间,当不需要进行血糖检测时可使体内植入 组件进入休眠状态以降低功耗,并可随时唤醒。
[0024] 所述体内植入组件对人体血糖的测量间隔时间在Is至3600s之间连续可调,调节 步进为Is。
[0025] 所述体内植入组件进入休眠状态后,内部的所述植入式葡萄糖传感器1、所述信号 处理电路2不工作,所述微处理器3和所述第一无线通信模块4处于休眠模式,只监听体外 组件的唤醒信号。当接收到唤醒信号后,所述微处理器3和所述第一无线通信模块4重新 工作,随后控制所述植入式葡萄糖传感器1和所述信号处理电路2进入工作状态。
[0026] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技 术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修 改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 植入式低功耗无线血糖监测仪,包括体内植入组件和体外组件,其特征在于,所述体 内植入组件包括植入式葡萄糖传感器(1),信号处理电路(2),微处理器(3),第一无线通信 模块(4),供电模块(5)和外壳(6),所述植入式葡萄糖传感器(1)与所述信号处理电路(2) 连接,所述信号处理电路(2 )与所述微处理器(3 )连接,所述微处理器(3 )与所述第一无线 通信模块(4)连接,所述植入式葡萄糖传感器(1),所述信号处理电路(2),所述微处理器 (3 )和所述第一无线通信模块(4 )都与所述供电模块(5 )连接,所述信号处理电路(2 ),所述 微处理器(3)所述无线通信模块(4)和所述供电模块(5)都包覆在所述外壳(6)内; 所述体外组件包括第二无线通信模块(7 )和上位机(8 ),所述第二无线通信模块(7 )和 所述上位机(8 )连接。
2. 根据权利要求1所述的植入式低功耗无线血糖监测仪,其特征在于,所述体内植入 组件对人体血糖的测量间隔收所述体外组件控制,所述测量间隔的时间在ls-3600s之间 连续可调,调节步进为Is。
3. 根据权利要求1所述的植入式低功耗无线血糖监测仪,其特征在于,所述植入式葡 萄糖传感器(1)采用基于电化学原理的葡萄糖传感器,所述第一无线通信模块(4)采用蓝 牙协议或ZigBee协议,所述供电模块(5)包括电池和管理电路,负责给所述体内植入组件 的各模块提供电,所述外壳(6 )采用具有良好生物相容性的透波材料。
4. 根据权利要求1所述的植入式低功耗无线血糖监测仪,其特征在于,所述信号处理 电路(2)对所述植入式葡萄糖传感器(1)输出的电学信号进行放大,滤波和模数转换的操 作,转化为数字信号后输入所述微处理器(3),通过所述微处理器(3)对信号进行协议转换 后通过所述第一无线通信模块(4)上传至所述体外组件。
5. 根据权利要求1所述的植入式低功耗无线血糖监测仪,其特征在于,所述上位机(8) 采用PC机,平板电脑或智能手机。
【文档编号】A61B5/07GK104055525SQ201410277574
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】王守岩, 俞乾, 赵晓东, 吴成熊 申请人:中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
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