专利名称：超微型植入式血压测量监测方法和装置的制作方法
技术领域：
本技术发明涉及超低功耗超小体积体内植入式血压信号测量监测的方法和装置， 尤其能在自然的生理状态下长期、安全、稳定的直接测量血压、实时监测到收缩压、舒张压， 获取平均压、脉率、血容量以及血流量等相关参数，并完成血压波形的显示、存储、打印输出；属于生物医学工程领域。
背景技术：
目前，公知的血压测量采用的柯氏音法在方法性误差(包括听觉误差、判断误差、 视觉滞后误差、减压时机误差)、操作误差(包括放气减压速度误差、绑扎松紧误差、探测器位置误差、被测试者位置误差)、配用器具误差(压力计和听诊器误差)等诸多误差导致血压测量不能完全真实客观的反映血压指标；示波法电子血压计测量血压不可靠、不准确、数据离散；压力容积法、压力传感、光电传感的间接方法也不能真实客观的测量和监测血压信号。采用体内植入式血压直接测量可真实有效的获得血压相关参数并能长期监测；国内研究机构对植入式系统构建和功能开展了大量研究，但在体积、功耗方面仍没有完善的系统解决方法和方案；国外已有的相关技术落后、解决方案不够完善科学，在体积和功耗方面无法满足植入式血压测量的实际应用需求。病理、药理和生理科研领域对植入式无线遥测和监测血压及其相关参数有迫切的需求，特别是在高血压糖尿病等疾病研究、相关治疗药物疗效的判断和研究；各类疾病的诊断和治疗中也急切需要真实可靠的血压参数对一些疾病手术过程对血压进行监测，术后恢复也对血压等参数特别的关注和重视。此外微型传感技术的飞速发展，半导体元器件的迅速发展，芯片功能强大和完善，也为发明先进植入式无线血压监测技术和方法提供保证。
发明内容
本技术发明涉及超低功耗超小体积体内植入式血压信号测量监测的方法和装置， 尤其在能在自然的生理状态下长期、安全、稳定直接无线遥测和监测血压，实时监测到收缩压、舒张压、获取平均压、脉率、血容量以及血流量等血液相关参数。本技术发明提供一种基于微型压力传感系统和超微功耗超小体积的信号传输系统，可以实时同步安全、可靠、稳定的植入式直接测量体内血压信号和监测体内血压相关参数。本技术发明包括体内超微功耗超小体积体植入血压传感系统和信号采集的微型电子胶囊，体外信号接收记录和监测系统、体外计算机信号数据处理分析系统；本技术发明运用微型电子胶囊的血压传感系统完成对血压信号的传导，超低功耗的信号的采集，专用低功耗无线通信系统；体外信号数据接收记录仪系统进行数据信号的接收调整处理存储，经过接口模块给计算机信号数据处理分析系统进行专用的软件数据监测和分析，数据图像显示，数据存储，打印输出。本技术发明解决其技术问题所采用的技术方案是血压信号由生理信号传感提取模块传导给信号调理处理模块经过调理处理后有无线发射模块发射，体外接收系统接收后进行信号处理后给体外计算机数据分析系统。超低功耗超小体积体内植入式血压传感和信
3号采集的微型电子胶囊外形为胶囊体状，整个植入体胶囊长为13. 8mm，直径为9. 5mm,由无线能量接收和电源管理功能模块、可充电纽扣电池、血压信号传感提取模块、信号调理及处理功能模块、无线发/收通信功能模块、天线、胶囊外壳组成；可充电式无线能量传输系统通过体外射频能量供应，体内带自动定向三维接收装置完成无线能量传输并完成充电电池充电，该系统体积小、结构简单、性能可靠、传输效率高，在体内植入系统中可消除固定容量纽扣电池容量不足的缺点及单线圈无线供能可能出现的能量供给断缺的影响；血压信号传感提取模块包括传压导管、感压凝胶、微型压力传感器、传感器封装外壳等，微型压力传感器采用硅压阻全桥式传感，桥比电阻是经过特殊处理，阻值可高达50K，极大地降低血压传感器的功耗，实现血压信号的长期监测；体外信号程控数据接收记录系统包括天线、收/发通信功能模块、信号处理功能模块、信号存贮功能模块、数据接口等组件，接收器可接收多个植入体的信号，接收器可自动识别植入体序列号及功能，控制植入体电路开关，接收植入体发送信号，有效范围在0. 5 10米；对于在接收范围内的多个植入体可同时接收，实现多个体的同时监测，输出信号为放大后的模拟信号0 5V，可输出给其他记录系统记录分析。 体外信号数据处理分析系统由计算机、数据接口、专用软件、输出设备、打印设备组成。本发明的有益效果是在自然的生理状态下长期、安全、稳定、直接监测收缩压、 舒张压，获取平均压、脉率、血容量以及血流量相关参数，监测生理活动情况，分析体内各项血压相关指标；广泛应用于药理、生理、病理的实验研究；有效应用于心血管和神经科学研究，有利于建立各类疾病模型，有应用于其他领域研究的潜力，有效应用于手术中血压信号的检测和售后回复的血压监测，该发明并可对多个个体实时同步进行监测和记录分析，有效的实验数据的记录分析存储。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明图1是超微小体积体内植入血压测量胶囊系统该微型电子胶囊系统整个胶囊长为13. 8mm,直径为9. 5mm ；图中(1)硅胶密封外壳，采用硅胶材料，生物相容性好，且不渗漏，不凝血、不感染；( 是三维且带自动定向无线供能接收线圈；(3)电源管理模块；(4)可充电电池；(5)磁控电源控制；(2) (3) (4) (5) 共同组成电源供给部分，该模块完成无线功能并进行电源管理和对电池进行充电，并采用磁控开关方式完成系统的电气控制保证绝对的电气隔离和断通，实现长期稳定的电源供给，该系统体积小、结构简单、性能可靠、传输效率高，在体内植入系统中可消除固定容量纽扣电池不足的缺点及单线圈无线供能可能出现的能量供给断缺的影响；(7)为直径为 0. 38mm，长度为8cm的引压导管，该装置完成把血压压力信号传导给压力传感器，其头端为 6mm长度的导压凝胶，并增加肝素钠以抗凝血，后端为纯水，共同完成压力信号的传导；(8) 血压压力传感器，内含血压传感芯体、引压导管安装接口、压力传感器接口部件，传感芯体采用先进的传感技术，器桥比电阻丁志伟50K欧姆；(9)血压信号的放大调理校准电路部分，主要进行的是微弱血压信号的放大调理、并进行自校准；(10)A/D转换器，(11)超低功耗MCU，实现对系统的控制、数据采集、并设计滤波及信号处理；(12)超低功耗无线收发模块，包括振荡电路、发射电路和接收电路，工作频率在ISM范围，能在低功耗情况下稳定发射体内血压信号；(13)为发射线圈并采用环绕绕制减小体积空间。
图2是专用植入式血压传感器示意图该专用植入式血压传感系统有(I)PCB焊接板，该部件有外接焊接引脚，金丝绑定引脚，压力调理处理电路；( 外接电路焊接引脚，用于装配连接胶囊其他电器部件；(3)定制的硅压阻传感芯体，芯体体积为L*W = 1. 8mm* 1. 1mm，该结构采用专用参杂全桥硅压阻， 桥比电阻增大到50K，而且焊接面和感压面不在一个面上，便于封装和绑定；(4)金丝绑定线，用于绑定传感芯体引脚到PCB板；(5)绑定线保护胶层，该保护层采用专用胶体保护绑定金丝稳定无折断；(6)铝材料制作的封装外套，(7)引压嘴，(8)封装灌注孔；(6) (7) (8) 为整个封装部件，直径为5mm的圆形，底部为空以放置PCB板及传感芯体等部件，上部设计有引压嘴和封装灌注孔，以实现传感芯体与外壳之间的灌水仓体；(9)为灌注的水导压液，为外径为0.38mm的PE管，长度为导压凝胶，并增加防凝血药物；该装置在完成绑定、导压管的安装及密封工作后，通过(8)号孔往空腔体及导管(9)灌注导压液，并头端(10)封装导压凝胶，在完成该步骤后，密封(8)号孔。
具体实施例方式步骤一精细外科皮下植入手术超微小体积体内植入血压监测微型电子胶囊由医护人员进行精细外科手术将植入体腹腔内，包括麻醉后气管插管，呼吸机辅助呼吸，精细开胸手术，压力导管的安放和血管伤口的愈合，关胸缝合，通过外科手术胶囊固定缝合口进行腹腔内固定，缝合手术及必要的手术处理，用抗生素预防感染，保证电子胶囊在体内不产生排异、感染、粘连、凝血、溶血、无毒。步骤二 精细手术完成后一周，在自然生理状态下，开启计算机控制系统使电子胶囊系统开始工作，在自然状态下无线遥测体内血压参数，监测生理活动情况，分析体内各项生理指标，连续长期对血压参数的有效直接监测。步骤三在开启微型电子胶囊的同时，同时开启体外信号数据接收记录器，通过无线信号接收模块、信号数据处理模块、信号数据储存模块、信号数据接口模块同步实时实现对微型电子胶囊无线发射信号的接收、信号的分析储存并通过接口模块输送给计算机系统；接收植入体发送信号，有效通信范围在0. 5 10米。步骤四同时开启数据记录系统，接收多个植入体的信号，自动识别植入体序列号及功能，对于在接收范围内的多个植入体可同时接收，实现多个体的同时监测，输出信号为放大后的模拟信号O 5V，可输出给计算机信号数据处理分析系统。步骤五计算机信号数据处理分析系统通过数据接口模块完成对数据信号的传输，数据处理系统通过专用软件分析接收系统所获得的数据，该系统完成对血压波形的记录、显示、存储和初步诊断，实际监测到收缩压、舒张压，获取到平均压、脉率、血容量以及血流量等血液相关参数；可选择显示数据结果，并获得血压波形，数据处理结果的保存和打印输出。
权利要求
1.一种基于超低功耗超小体积体内植入式血压信号测量监测的方法和装置、包括图1 中生物相容性良好的硅胶外壳(1)、三维且带自动定向无线供能接收系统O)、可充电路及电源管理模块(3)、可充电电池0)、磁控开关(5)、含压力传导系统和专用传感芯体的血压传感系统(8)、血压信号的放大调理校准电路部分(9)、A/D转换器(10)、超低功耗MCU(Il)、 超低功耗无线收发模块(12)、并采用环绕绕制减小体积空间的发射线圈(13)，该胶囊都采用无线功能的可充电电池技术，装置完成血压信号的提取、传导、调理校准、无线收发和传输，长期监测血压信号。
2.根据权利要求1所述的超低功耗超小体积体内植入式血压信号测量和监测的方法和装置，其特征在于其外形为胶囊型，外形尺寸为# 9. 5mmX 13. 8mm。
3.根据权利要求1所述的超低功耗超小体积体内植入式血压信号测量和监测的方法和装置，其特征在于包括图2中专用植入式血压传感系统，该传感系统在完成绑定、导压管的安装及密封工作后，通过导管灌注导压液和封装导压凝胶，以实现对血压信号的直接传导。
4.根据权利要求1所述的超低功耗超小体积体内植入式血压信号测量和监测的方法和装置，其特征在于运用微型电子胶囊的血压传感系统完成对血压信号的传导，超低功耗的信号的采集，专用低功耗无线通信系统；体外信号数据接收记录仪系统进行数据信号的接收调整处理存储，经过接口模块给计算机信号数据处理分析系统进行专用的软件数据分析和监测，在自然的生理状态下长期、安全、稳定、直接监测收缩压、舒张压，获取平均压、脉率、血容量以及血流量相关参数，并完成血压波形的显示，存储，打印输出。
全文摘要
一种涉及超低功耗超小体积体内植入式血压信号测量监测的方法和装置，该装置为胶囊型，利用电磁耦合能量供应系统和可充电技术，运用专用血压传感系统完成血压信号的传导，超低功耗的信号采集和无线收发，体外信号数据接收系统完成信号的无线接收调理，经过接口模块给信号数据处理分析系统进行数据存储分析。本发明可在自然的生理状态下长期、安全、稳定、直接监测收缩压、舒张压，获得平均压、脉率、血容量、血流量等相关参数，完成血压波形的显示，存储，打印输出；广泛应用于药理、病理、药理试验，有效应用于心血管和高血压糖尿病的研究，相关治疗药物疗效的判断，各类疾病的诊断和治疗的手术中和术后血压的监测，并应用于其他研究领域。
文档编号A61B5/0215GK102485167SQ201010579710
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者张文赞, 罗章源 申请人:张文赞, 杰升生物科技(上海)有限公司, 罗章源