CN105193529A - 基于心脏血管支架的体内无线传感系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于心脏血管支架的体内无线传感系统，包括心脏血管支架、安装在所述心脏血管支架上的射频收发机电路模块以及压力传感器，所述心脏血管支架在作为血管支架的同时还作为系统的天线，实现与外界的能量和信息交互，所述压力传感器用于采集血管中的血压数据，所述射频收发机电路模块将获得的所述压力传感器的数据信息进行编码、调制，输出馈送到所述心脏血管支架，并以所述心脏血管支架作为天线向外发送无线信号，所述射频收发机电路模块还接收由所述心脏血管支架收到的外部信号，对所述外部信号进行解译。本系统无需专门的天线结构，方便植入人体。可以实现实时的血压监测，有利于患者和医疗人员快速及时地了解血压状态。

Description

基于心脏血管支架的体内无线传感系统

技术领域

本发明涉及一种基于心脏血管支架的体内无线传感系统。

背景技术

心脏血管支架是指在管腔球囊扩张成型的基础上，在病变位置植入的，用以达到支撑狭窄闭塞段血管，减少血管弹性回缩以及再塑性，保持管腔血流通畅的目的的支架结构。

2013年我国每年心血管栓塞介入支架手术达到60万例，且保持着每年35％以上的增长速度。然而，介入支架治疗后6-8个月，患者植入支架部位可能出现心血管再狭窄，甚至再堵塞的情况。目前除了热成像，超声心动图，造影术，CT等复杂且昂贵的方法，没有太好的解决方案。近年来，有人提出了可以利用在心血管内安装传感器来实现检测。但是，此类设备还没成型的解决方案，尤其是需要在血管内为微型设备、传感器等设置专门的天线和供电设备。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于心脏血管支架的体内无线传感系统。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种基于心脏血管支架的体内无线传感系统，包括心脏血管支架、安装在所述心脏血管支架上的射频收发机电路模块以及压力传感器，所述心脏血管支架在作为血管支架的同时还作为系统的天线，实现与外界的能量和信息交互，所述压力传感器用于采集血管中的血压数据，所述射频收发机电路模块将获得的所述压力传感器的数据信息进行编码、调制，输出馈送到所述心脏血管支架，并以所述心脏血管支架作为天线向外发送无线信号，所述射频收发机电路模块还接收由所述心脏血管支架收到的外部信号，对所述外部信号进行解译。

进一步地：

所述射频收发机电路模块通过馈线连接所述心脏血管支架。

所述压力传感器包括MEMS压力传感器及其接口电路模块。

还包括无线充电和能源管理模块，所述无线充电和能源管理模块包括储能单元，所述无线充电和能源管理模块与所述射频收发机电路模块以及所述压力传感器连接，所述无线充电和能源管理模块通过将所述心脏血管支架接收到的无线信号转换成能量储存于所述储能单元，来实现对系统的供电。

所述储能单元包括MEMS超级电容。

还包括AD采样模块，所述压力传感器通过所述AD采样模块与所述射频收发机电路模块相连接。

包括安装在所述心脏血管支架上的集成电路以及连接部件，所述集成电路通过所述连接部件与所述心脏血管支架连接在一起，所述集成电路上包裹有生物可兼容性外壳。

所述连接部件为一体成型于所述心脏血管支架上的长条形薄片状的结构，所述连接部件与所述心脏血管支架焊接在一起，所述连接部件与所述心脏血管支架的焊接处覆盖有生物可兼容性膜。

所述连接部件还具有所述心脏血管支架与所述集成电路之间的电气连接作用。

所述心脏血管支架为圆筒形网状结构，所述集成电路为沿着所述心脏血管支架的轴向布置的长条形，所述连接部件为沿着所述心脏血管支架的轴向布置的扁平片状。

本发明的有益效果：

本发明的系统基于心脏血管支架实现，将心脏血管支架作为天线使用，能够进行与外部的无线数据传输，为电路提供控制信号，进一步地，还能利用无线信号实现能量供应。本系统无需专门的天线结构，方便植入人体。可以实现实时的血压监测，有利于患者和医疗人员快速及时地了解血压状态。

附图说明

图1为本发明实施例的基于心脏血管支架的体内无线传感系统的结构框图；

图2为本发明实施例的基于心脏血管支架的无线传感电路系统结构示意图；

图3为图2所示的无线传感电路系统的局部细节放大示意图；

图4为本发明实施例中的功率发射装置及检测接收装置的前端结构图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参阅图1，根据本发明的实施例，基于心脏血管支架的无线传感电路系统包括心脏血管支架1001、射频收发机电路模块1004和压力传感器1002，其中射频收发机电路模块1004和压力传感器1002安装在心脏血管支架1001上。心脏血管支架1001在作为血管支架的同时，还作为电路系统的天线，实现与外界的能量和信息交互。

射频收发机电路模块1004与心脏血管支架1001相连接，压力传感器1002优选通过AD采样模块1003与射频收发机电路模块1004相连接。压力传感器1002用于采集血管中的血压数据。射频收发机电路模块1004将AD采样模块1003获得的压力传感器1002的数据以及支架ID等信息进行编码、调制，通过心脏血管支架1001发送，同时还解译心脏血管支架1001收到的外部信号。

优选的实施例中，系统还包括无线能量转换及能源管理模块1005，整个系统的供电由心脏血管支架1001和无线能量转换及能源管理模块1005共同实现。无线能量转换及能源管理模块1005通过将心脏血管支架1001接收到的无线信号转换成能量储存于MEMS超级电容(未图示)中，以此来实现对整个电路系统的供电。

参阅图2和图3，根据优选实施例，基于心脏血管支架的无线传感电路系统包括心脏血管支架1001、包裹在生物兼容性外壳内的集成电路1000、连接部件2000。

在一种实施例中，心脏血管支架1001撑开后为圆筒形的网状结构。心脏血管支架1001的材料可以采用医用不锈钢、镍钛合金或钴铬合金等材料。集成电路1000优选设计成长条形，沿着心脏血管支架1001的轴向布置，长条形布置可减小集成电路1000对血管畅通性的影响。集成电路1000的截面积不超过1mm×0.6mm，其长度可根据集成电路1000的复杂情况而定，但最长不超过心脏血管支架1001的长度。连接部件2000为沿着心脏血管支架1001的轴向布置的扁平片状，将集成电路1000与心脏血管支架1001连接为一体。

在一种优选实施例中，连接部件2000固定于集成电路1000的中心线上。连接部件2000优选为长度小于心脏血管支架1001的长度的长条形薄片结构，更优选宽度不超过0.2mm。

集成电路1000优选为具有较佳柔韧度的柔性电路板。在一些实施例中，集成电路1000长度超过15mm，但不超过心脏血管支架1001的长度，集成电路1000采用柔性电路板。由于心脏血管支架1001介入手术需要在动脉处开口，用导管将心脏血管支架1001导入到病变部分，再将心脏血管支架1001支撑起来，在导入过程中可能会遇到血管折弯，因此，采用柔性的集成电路1000有利于适应这种要求。电路板的厚度优选在0.5mm左右，集成电路1000厚度不超过0.6mm。

在一些实施例中，集成电路1000上集成压力传感器1002、AD采样模块1003、射频收发机电路模块1004、无线能量转换及能源管理模块1005等，可以实时监测心脏血管支架1001处的血压等参数。各种电路芯片均采用晶圆以适应体积限制。晶圆根据电路原理对应关系绑定到电路板上，晶圆厚度在0.3mm左右。整个集成电路1000的厚度小于0.6mm。

连接部件2000用于将集成电路1000和心脏血管支架1001固定连接在一起。连接部件2000的材料可以与心脏血管支架1001的材料相同。连接部件2000的一部分焊接在集成电路1000上形成电路连接，并穿过集成电路1000的生物可兼容性外壳连接到心脏血管支架1001上。连接部件2000可以是与心脏血管支架1001同一材料一体成型，也可以是和心脏血管支架1001焊接在一起。在一种实施例中，心脏血管支架1001采用钛合金支架材料，连接部件2000材料也采用钛合金材料。

集成电路1000上包裹有生物可兼容性外壳，连接部件2000则暴露在生物可兼容性外壳外面。当集成电路1000进入人体内，集成电路1000外的生物可兼容性外壳能避免产生人体的排异反应。

在优选实施例中，连接部件2000和心脏血管支架1001的焊接处还覆盖有生物可兼容性药膜。在连接部件2000和心脏血管支架1001焊接处覆盖一层药膜，可进一步防止人体的排异反应发生。

在另一方面，本发明还提供一种无线医疗系统，包括位于体内的上述无线传感电路系统，以及位于体外的无线信号收发模块。无线信号收发模块包括功率发射装置和检测接收装置。所述功率发射装置的发射前端及所述检测接收装置的接收前端各自包括线圈。优选地，所述功率发射装置的发射前端及所述检测接收装置的接收前端设置成可进行多个方向的姿态调节。

优选地，所述功率发射装置的发射前端及所述检测接收装置的接收前端一同设置在一扁平的圆柱形装置内，并设置成前端在所述圆柱形装置内位置可移动且姿态可调节，优选地，所述圆柱形装置工作时设置在与人体皮肤平行的平行面上。优选地，所述圆柱形装置的半径为10～30cm，更优选为20cm。所述功率发射装置及所述检测接收装置工作时靠近人体表面设置，与体内的微型血管支架的距离在8～10cm。所述功率发射装置及所述检测接收装置工作时前端的位置和姿态设置成相同。所述功率发射装置和所述检测接收装置经设置工作在不同的频段上。

参阅图4，在具体实施例中，体外的功率发射装置与检测接收装置的前端放置在一扁平的圆柱形装置4001内，功率发射装置与检测接收装置的前端包括放置于圆柱形装置4001内的线圈，线圈可装有铁芯。较佳地，圆柱形装置工作时设置在与人体皮肤平行的平行面上。功率发射装置与检测接收装置的前端(线圈)在圆柱形装置4001内的姿态及位置可调，图4中以线圈在一截面内的不同姿态和位置进行了说明。通过线圈姿态可调整的设计，有利于实现电磁耦合效果的优化。优选地，线圈不同位置的姿态，使得线圈的法线方向应平行于微型血管支架的中轴线方向。优选地，功率发射装置与检测接收装置的前端线圈的姿态保持一致，使信号接收和发送能够获得同样优化的电磁耦合。优选地，功率发射装置与检测接收装置工作在两个不同的频段上，互不干扰。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于心脏血管支架的体内无线传感系统，其特征在于，包括心脏血管支架、安装在所述心脏血管支架上的射频收发机电路模块以及压力传感器，所述心脏血管支架在作为血管支架的同时还作为系统的天线，实现与外界的能量和信息交互，所述压力传感器用于采集血管中的血压数据，所述射频收发机电路模块将获得的所述压力传感器的数据信息进行编码、调制，输出馈送到所述心脏血管支架，并以所述心脏血管支架作为天线向外发送无线信号，所述射频收发机电路模块还接收由所述心脏血管支架收到的外部信号，对所述外部信号进行解译。

2.如权利要求1所述的体内无线传感系统，其特征在于，所述射频收发机电路模块通过馈线连接所述心脏血管支架。

3.如权利要求1所述的体内无线传感系统，其特征在于，所述压力传感器包括MEMS压力传感器及其接口电路模块。

4.如权利要求1至3任一项所述的体内无线传感系统，其特征在于，还包括无线充电和能源管理模块，所述无线充电和能源管理模块包括储能单元，所述无线充电和能源管理模块与所述射频收发机电路模块以及所述压力传感器连接，所述无线充电和能源管理模块通过将所述心脏血管支架接收到的无线信号转换成能量储存于所述储能单元，来实现对系统的供电。

5.如权利要求4所述的体内无线传感系统，其特征在于，所述储能单元包括MEMS超级电容。

6.如权利要求1至5任一项所述的体内无线传感系统，其特征在于，还包括AD采样模块，所述压力传感器通过所述AD采样模块与所述射频收发机电路模块相连接。

7.如权利要求1至5任一项所述的体内无线传感系统，其特征在于，包括安装在所述心脏血管支架上的集成电路以及连接部件，所述集成电路通过所述连接部件与所述心脏血管支架连接在一起，所述集成电路上包裹有生物可兼容性外壳。

8.如权利要求7所述的体内无线传感系统，其特征在于，所述连接部件为一体成型于所述心脏血管支架上的长条形薄片状的结构，所述连接部件与所述心脏血管支架焊接在一起，所述连接部件与所述心脏血管支架的焊接处覆盖有生物可兼容性膜。

9.如权利要求7所述的体内无线传感系统，其特征在于，所述连接部件还具有所述心脏血管支架与所述集成电路之间的电气连接作用。

10.如权利要求7至9任一项所述的体内无线传感系统，其特征在于，所述心脏血管支架为圆筒形网状结构，所述集成电路为沿着所述心脏血管支架的轴向布置的长条形，所述连接部件为沿着所述心脏血管支架的轴向布置的扁平片状。