一种自供电血栓监测无线装置及其制备方法

本发明涉及血栓风险监测，具体涉及一种自供电血栓监测无线装置及其制备方法。

背景技术：

1、随着人口增长和人口老龄化趋势的加剧，心血管疾病的发病率持续攀升，已成为威胁人类健康的首要因素。其中，血栓形成是心血管疾病中最为常见的病理过程之一，可发生在人体静脉系统或人造血管内。根据世界卫生组织的数据，截至2022年，心血管疾病导致的死亡人数占全球总死亡人数的约40％，而幸存患者中高达75％的人面临不同程度的残疾。事实上，多数心脑血管疾病由血栓引发的功能障碍所致，血栓在患者的死亡和致残中扮演了关键角色。

2、因此，血栓形成的早期诊断、有效预防和治疗已成为临床研究的重要方向。目前，常用的血栓检测方法包括计算机断层扫描(ct)、核磁共振成像(nmri)、血栓弹力图(teg)以及近红外光谱(nirs)。然而，这些技术在实际应用中存在诸多局限性，例如设备体积庞大、便携性差、实时监测能力不足、操作复杂、灵敏度和精确性受限等问题。鉴于此，开发能够对新植入血管移植物进行实时监测的技术显得尤为紧迫，以便及时发现潜在并发症并实施早期干预和预防性治疗。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明设计了一种自供电人造血管血栓监测无线装置，利用血液在人造血管的两端产生的固液摩擦电荷量不同而形成电势差和交流电信号，通过电信号收集装置转化成为可用于无线传输模块工作的直流电输出形式，实现自供电，通过远程无线接收设备反馈电势差信号强弱，实时监测血栓形成状况，当人造血管内壁出现大量蛋白沉积或血栓堵塞时，导致血液与人造血管的接触减弱，使得两端固液摩擦电荷量降低，电势差下降，当下降至无法驱动近场通讯装置时，外部终端无法获得来自人造血管的信号反馈而断联，以此判断人造血管是否能够继续服役或需要更换。

2、为实现上述技术目的，本发明提供了一种自供电血栓监测无线装置，所述装置至少包括人造血管、第一电荷传输层、第二电荷传输层、整流器以及无线传输模块；

3、所述人造血管材料具有生物兼容性并且包含强极性的侧链基团；

4、所述第一电荷传输层、第二电荷传输层不直接接触，分别位于人造血管两端，第一电荷传输层位于血液流动方向的上游，第二电荷传输层位于血液流动方向的下游，并且紧贴在人造血管外壁或者嵌入到人造血管壁内，所述第一电荷传输层、第二电荷传输层均使用导电材料；

5、所述第一电荷传输层、第二电荷传输层、整流器、无线传输模块通过引线连接。

6、在本发明的一些技术方案中，所述人造血管包含的强极性的基团选自f和/或-cn。优选的，所述人造血管材料为聚四氟乙烯。当血液相对血管壁流动时，聚四氟乙烯拥有更强的极性，单位时间其能够从水中获得更多电子传递给电荷传输层，进而提升监测装置内的电荷量，提高无线转出模块的信号强度。

7、在本发明的一些技术方案中，所述第一电荷传输层、第二电荷传输层材料可以相同或者不同，各自独立的选自选自金、银、铝、铜、氧化铟锡、石墨烯、碳纳米管、导电炭黑、mxene中的至少一种。所述电荷传输层可以将人造血管中捕获的电荷传递至监测装置电路中。优选的，第一电荷传输层、第二电荷传输层材料材料各自独立的选自金、银、铝、铜。进一步的，第一电荷传输层、第二电荷传输层材料材料选自铜。

8、在本发明的一些技术方案中，所述第一电荷传输层的面积不小于第二电荷传输层。进一步的，第一电荷传输层面积不小于5cm2，第二电荷层的面积不小于1cm2。

9、在本发明的一些技术方案中，所述整流器并联电容滤波器。整流器将装置产生的交流电转化为脉动直流电，电容滤波器用于滤波、平滑整流后的电压波动，驱动无线传输模块。

10、在本发明的一些技术方案中，所述无线传输模块是轻薄型，具体的选自蓝牙、近场通信(nfc)等近距离信号传输装置。所述无线传输模块传输的信号，可以通过手机、电脑、手表等远程信号接收设备接收。

11、在本发明的一些技术方案中，所述装置还包括外封装层。所述外封装层具有生物相容性和绝缘性。可以将装置与外部组织环境隔离，避免组织侵入影响装置检测。

12、在本发明的一些技术方案中，所述外封装层材料选自聚对二甲苯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚四氟乙烯中的至少一种。

13、本发明还提供所述自供电血栓监测无线装置的制备方法，所述方法至少包括以下步骤：

14、步骤一：将人造血管依次在无水乙醇、去离子水中超声清洗25-35min，然后在78-82℃下干燥1.5-2.5h，得到干燥清洁的人造血管；

15、步骤二：在人造血管两端安装第一电荷传输层、第二电荷传输层，整流器交流输入输出端分别连接第一电荷传输层、第二电荷传输层，无线传输模块与整流器整流正极输出和负极输出相连，得到所述自供电血栓监测无线装置。

16、在本发明的一些技术方案中，所述无线传输模块并联电容滤波器后连接在整流器整流正负极端。

17、在本发明的一些技术方案中，所述制备方法还包括对装置进行封装。具体的，将步骤二所得装置放置于中空磨具中，注入封装材料并固化，再将固化后的装置脱模。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、1.本发明提供的自供电血栓监测无线装置，当人造血管未被堵塞时，两个电荷传输层之间的血液流速情况相对一致，而当人造血管发生血栓时，上游和下游电荷传输层处血液流速产生显著差异，使得上下游电荷传输层之间电势差变小。进一步，通过接入整流器将产生的交流电信号通过电信号收集装置转化成为可用于无线传输模块工作的直流电输出形式，驱动无线传输模块传输电势差信号。所述装置能够实时监测植入的人造血管血栓形成的情况，根据电信号的强弱动态反馈血管堵塞状况。装置通过血液与血管壁的相对运动产生电荷，驱动装置，无需外接电源，具有高灵活性和便捷性。

20、2.本发明提供的自供电血栓监测无线装置，电荷传输层、整流器与无线传输模块可作为独立于人造血管的可拆除装置，当人造血管被检测出堵塞时，可以只对人造血管进行替换。

技术特征：

1.一种自供电血栓监测无线装置，其特征在于，所述装置至少包括人造血管、第一电荷传输层、第二电荷传输层、整流器以及无线传输模块；

2.根据权利要求1所述的血栓监测无线装置，其特征在于，所述人造血管包含的强极性的基团选自f和/或-cn。

3.根据权利要求1所述的血栓监测无线装置，其特征在于，所述第一电荷传输层、第二电荷传输层材料可以相同或者不同，各自独立的选自选自金、银、铝、铜、氧化铟锡、石墨烯、碳纳米管、导电炭黑、mxene中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的血栓监测无线装置，其特征在于，所述第一电荷传输层的面积不小于第二电荷传输层，第一电荷传输层面积不小于5cm2，第二电荷层的面积不小于1cm2。

5.根据权利要求1所述的血栓监测无线装置，其特征在于，所述整流器并联电容滤波器。

6.根据权利要求1所述的血栓监测无线装置，其特征在于，所述无线传输模块是轻薄型，选自蓝牙、近场通信(nfc)等近距离信号传输装置。

7.根据权利要求1所述的血栓监测无线装置，其特征在于，所述装置还包括外封装层，所述外封装层材料选自聚对二甲苯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚四氟乙烯中的至少一种。

8.一种如权利要求1所述自供电血栓监测无线装置的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述无线传输模块并联电容滤波器后连接在整流器整流正负极端。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对步骤二所得装置进行封装，将步骤二所得装置放置于中空磨具中，注入封装材料并固化，再将固化后的装置脱模。

技术总结
本发明一种自供电血栓监测无线装置，所述装置至少包括人造血管、第一电荷传输层、第二电荷传输层、整流器以及无线传输模块；第一电荷传输层、第二电荷传输层不直接接触，分别位于人造血管两端，第一电荷传输层位于血液流动方向的上游，第二电荷传输层位于血液流动方向的下游，并且紧贴在人造血管外壁或者嵌入到人造血管壁内；所述第一电荷传输层、第二电荷传输层、整流器、无线传输模块通过引线连接。该装置通过血液与血管壁的相对运动产生电荷，驱动装置，无需外接电源，具有高灵活性和便捷性。

技术研发人员：张伟,付振州,戴家木,魏发云,王海楼
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/14