CN105030374B - 一种可长期监测人体生理参数的智能人工晶体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，其特征在于：采用石墨烯基天线阵列依次与滤波器、整流器、稳压器及超级电容器连接，超级电容器分别通过葡萄糖传感器、压力传感器和温度传感器与数据存储器的I/O端口连接，数据存储器再通过I/O端口与信号调制模块连接，信号调制模块与石墨烯基天线阵列相连；无线充电时将体外无线能量源与石墨烯基天线阵列进行无线连接；数据传输时将石墨烯基天线阵列与智能手机客户端软件进行无线连接，将智能手机客户端软件安装在智能手机中。本发明同现有技术相比保持了优异的可折叠性能，实现了传统人工晶体无法做到的长期、连续、准确地监测人体血糖、眼压、体温等生理参数的功能。
Description
技术领域
本发明属于一种人工晶体，特别涉及一种可长期监测人体生理参数的智能人工晶体。
背景技术
在世界大部分国家和地区，糖尿病患者的数量巨大（3.82亿人，2013年）且呈快速增长态势，据统计，2013年中国约有1.14亿糖尿病患者，数量居全球之首。这种疾病会引起诸多并发症，包括眼底病变（视线模糊甚至失明）、肾脏病变（肾衰竭）、神经病变（手脚发麻、血压波动）、血管病变（心梗、脑中风）等。本发明提出用智能人工晶体进行生理参数（血糖、眼压等）的长期连续监测，用以辅助相关疾病的治疗（胰岛素等药物的定量注入），是中国大数据医疗的一次创新性革命。
数十年的临床研究表明，人工晶体是为数不多的可以获得免疫赦免效应的可植入平台（第一枚人工晶体由Hardold Ridley博士于1949年11月在伦敦植入）。经过多年研究发现，使用智能人工晶体替代皮下芯片进行生理参数的长期连续监测，系统无线充电效率将提升3.16倍（智能人工晶体的平均植入深度为2.5毫米，而皮下芯片的平均植入深度为12毫米）。因此可见，使用智能人工晶体进行生理参数的长期连续监测远胜于皮下芯片。
由于我国的生理参数监测设备发展较为滞后，指血测量等传统监测方式仍占统治地位。此类测量方式无法实现24小时连续监测，且使用较为不便，患者依从性差。据不完全统计，中国每年血糖试纸消耗量为 60 亿条，若部分或全部糖尿病患者均能换用智能人工晶体进行24小时连续生理参数监测，可大量减少血糖试纸等各类耗材的使用，大幅度降低患者对于传统测量设备的依赖，并为未来大数据医疗的进一步发展带来极大便利。
人工晶体平台不应只用作光学设备。作为一种与体液（眼房水）直接接触的浅层可植入平台，人工晶体平台极其适合搭载传感器等电子设备用于长期连续生理参数监测。这种升级改进不仅切实可行，而且符合大数据医疗的趋势，是中国医疗行业未来发展的必由之路。
发明内容
本发明是一种可长期监测人体生理参数的智能人工晶体。使用智能人工晶体平台监测血糖、眼压、体温等生理参数是本发明的重要发明点，具有创造性和专利技术特性。目前，在国内外医疗技术领域中，人工晶体仅作为一种用于治疗白内障或高度近视的可植入光学设备。本发明第一次提出在人工晶体平台上搭载电子设备用于监测血糖、眼压、体温等生理参数，并通过多年相关模拟及实物实验验证了智能人工晶体平台的优越性，为长期连续生理参数监测提供了新的方案，推动大数据医疗的新发展。本发明的升级方向包括同时监测更多人体生理参数以及替代现存各类不能避免被夺取或遗失风险的高级别安全设备与身份证明设备（人工晶体是为数不多的可以获得免疫赦免效应的可植入平台）。
本发明可长期监测人体生理参数的智能人工晶体内容简述：
本发明可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，其特征在于：采用石墨烯基天线阵列依次与滤波器、整流器、稳压器及超级电容器连接，超级电容器分别通过葡萄糖传感器、压力传感器和温度传感器与数据存储器的I/O端口连接，数据存储器再通过I/O端口与信号调制模块连接，信号调制模块与石墨烯基天线阵列相连；无线充电时将体外无线能量源与石墨烯基天线阵列进行无线连接；数据传输时将石墨烯基天线阵列与智能手机客户端软件进行无线连接，将智能手机客户端软件安装在智能手机中。
可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，是由：支撑结构、丙烯酸酯外壳、石墨烯基天线阵列、生理参数监测芯片和能量转换与储存芯片组成；石墨烯基天线阵列、生理参数监测芯片和能量转换与储存芯片封装在丙烯酸酯外壳中。
所述的石墨烯基天线阵列，由两个石墨烯基环形天线并联组成，石墨烯基环形天线，以丙烯酸酯作为基底材料，用石墨烯基导电油墨采用三维打印技术制成，具备优异的可折叠性能。
所述的生理参数监测芯片，由：记忆模块、传感器模块、信号调制模块构成，封装在丙烯酸酯外壳中。
所述的记忆模块，由：数据存储器和四个的I/O端口构成。
所述的传感器模块，由：葡萄糖传感器、压力传感器和温度传感器，通过I/O端口与数据存储器相连接，封装在丙烯酸酯外壳内。
所述的信号调制模块与石墨烯基天线阵列相连，并通过I/O端口与数据存储器相连接。
所述的能量转换与储存芯片，封装在丙烯酸酯外壳中，由：滤波器、整流器、稳压器和超级电容器构成。
本发明可长期监测人体生理参数的智能人工晶体与现有技术相比保持了优异的可折叠性能，实现了传统人工晶体无法做到的长期、连续、准确地监测人体血糖、眼压、体温等生理参数的功能。
附图说明
图1是可长期监测人体生理参数的智能人工晶体的结构框图；
图2是可长期监测人体生理参数的智能人工晶体的结构示意图；
图3是可长期监测人体生理参数的智能人工晶体折叠后的结构示意图；
图中：1是支撑结构、2是丙烯酸酯外壳、3是石墨烯基天线阵列、4是生理参数监测芯片、5是能量转换与储存芯片。
具体实施方式
本发明可长期监测人体生理参数的智能人工晶体是这样实现的，下面结合附图做具体说明。
见图1，可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，采用石墨烯基天线阵列依次与滤波器、整流器、稳压器及超级电容器连接，超级电容器分别通过葡萄糖传感器、压力传感器和温度传感器与数据存储器的I/O端口连接，数据存储器再通过I/O端口与信号调制模块连接，信号调制模块与石墨烯基天线阵列相连；无线充电时将体外无线能量源与石墨烯基天线阵列进行无线连接；数据传输时将石墨烯基天线阵列与智能手机客户端软件进行无线连接，将智能手机客户端软件安装在智能手机中，用户在需要获得当前以及过去一段时间内的生理参数时开启此软件，接收从智能人工晶体发送的数据，然后在智能手机界面上阅读经过信号分析得到的生理参数信息。
见图2，为获得优异的可折叠性能，支撑结构1与丙烯酸酯外壳2均由丙烯酸酯与紫外线吸收剂制成；石墨烯基天线阵列3以丙烯酸酯作为基底材料，用石墨烯基导电油墨采用三维打印技术制成，具备优异的可折叠性能。
所述的生理参数监测芯片4，由：记忆模块、传感器模块、信号调制模块构成，封装在丙烯酸酯外壳2中；所述的记忆模块，由：数据存储器和四个的I/O端口构成。
所述的传感器模块，由：葡萄糖传感器、压力传感器和温度传感器构成，通过I/O端口与记忆模块相连接，封装在丙烯酸酯外壳2内，传感器探头与房水直接接触，准确监测人体生理参数。
所述的信号调制模块，与石墨烯基天线阵列相连，并通过I/O端口与数据存储器相连接。
所述的能量转换与储存芯片5，封装在丙烯酸酯外壳2中，由：滤波器、整流器、稳压器和超级电容器构成。
见图2、图3，可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，是由：支撑结构1、丙烯酸酯外壳2、石墨烯基天线阵列3、生理参数监测芯片4和能量转换与储存芯片5组成；石墨烯基天线阵列3、生理参数监测芯片4和能量转换与储存芯片5封装在丙烯酸酯外壳2中。
所述的支撑结构1及丙烯酸酯外壳2，主要成分为丙烯酸酯与紫外线吸收剂，而且为避免无线能量传输效率的降低，不对其进行肝素表面处理。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
见图1，过程1：通过石墨烯基天线阵列从体外无线能量源收集电磁波能量，经过滤波器、整流器、稳压器后，输送给超级电容器储存起来。此过程为无线充电过程；
过程2：葡萄糖传感器，压力传感器，温度传感器依靠超级电容器提供能量，将采集到的房水葡萄糖浓度、压力、温度信息经I/O端口传给数据存储器储存，此过程为信息采集过程；
过程3：信号调制模块将数据存储器中的数据转化为高频调制信号后，通过石墨烯基天线阵列发送给智能手机客户端软件，然后在手机界面上将经过信号分析得到的生理参数信息显示出来。此过程为数据传输过程。
见图2，为获得优异的可折叠性能，支撑结构1与丙烯酸酯外壳2均由丙烯酸酯与紫外线吸收剂制成；石墨烯基天线阵列3以丙烯酸酯作为基底材料，用石墨烯基导电油墨采用三维打印技术制成，具备优异的可折叠性能。
将滤波器、整流器、稳压器和超级电容器集成在能量转换与储存芯片5中；将葡萄糖传感器，压力传感器，温度传感器，I/O端口，数据存储器，信号调制模块集成在生理参数监测芯片4中。
见图3，为避免推注时损坏能量转换与储存芯片5、生理参数监测芯片4，应将折叠后的本实用新型可长期监测人体生理参数的智能人工晶体按图3中所示的方向推注植入晶状体囊袋内。
本发明可长期监测人体生理参数的智能人工晶体与现有技术中的人工晶体相比，将电路装入人工晶体光学部周边，能够实现对血糖、眼压、体温等人体生理参数长期、连续、准确的监测，同时以石墨烯基导电油墨为原材料，采用三维打印技术制作天线及芯片之间的连接电路，保持了优异的可折叠性能。
与现有技术中的其他生理参数监测设备相比，本发明基于人工晶体平台，能够安全、稳定地与房水进行长期直接接触，进而实现对血糖、眼压、体温等人体生理参数长期、连续、准确的监测。此外，植入本实用新型之后，生理参数测量过程变为无创、无痛、快速的信息读取，能够大幅减少用户的痛苦和不便。
Claims (8)
1.一种可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，其特征在于：采用石墨烯基天线阵列依次与滤波器、整流器、稳压器及超级电容器连接，超级电容器分别通过葡萄糖传感器、压力传感器和温度传感器与数据存储器的I/O端口连接，数据存储器再通过I/O端口与信号调制模块连接，信号调制模块与石墨烯基天线阵列相连；无线充电时将体外无线能量源与石墨烯基天线阵列进行无线连接；数据传输时将石墨烯基天线阵列与智能手机客户端软件进行无线连接，将智能手机客户端软件安装在智能手机中。
2.根据权利要求1所述的可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，其特征在于：是由支撑结构（1）、丙烯酸酯外壳（2）、石墨烯基天线阵列（3）、生理参数监测芯片（4）和能量转换与储存芯片（5）组成；石墨烯基天线阵列（3）、生理参数监测芯片（4）和能量转换与储存芯片（5）封装在丙烯酸酯外壳（2）中。
3.根据权利要求2所述的可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，其特征在于：所述的石墨烯基天线阵列（3），由两个石墨烯基环形天线并联组成，石墨烯基环形天线，以丙烯酸酯作为基底材料，用石墨烯基导电油墨采用三维打印技术制成，具备优异的可折叠性能。
4.根据权利要求2所述的可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，其特征在于：所述的生理参数监测芯片（4），由：记忆模块、传感器模块、信号调制模块构成，封装在丙烯酸酯外壳（2）中。
5.根据权利要求4所述的可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，其特征在于：所述的记忆模块，由：数据存储器和四个I/O端口构成。
6.根据权利要求4所述的可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，其特征在于：所述的传感器模块，由：葡萄糖传感器、压力传感器和温度传感器，通过I/O端口与数据存储器相连接，封装在丙烯酸酯外壳（2）内。
7.根据权利要求4所述的可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，其特征在于：所述的信号调制模块与石墨烯基天线阵列（3）相连，并通过I/O端口与数据存储器相连接。
8.根据权利要求2所述的可长期监测人体生理参数的智能人工晶体，其特征在于：所述的能量转换与储存芯片（5），封装在丙烯酸酯外壳（2）中，由：滤波器、整流器、稳压器和超级电容器构成。
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