一种植入式血压监测装置及系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种植入式血压监测装置及系统。


背景技术：

2.血压监测在临床医学方面有重要的应用价值，患者血压情况是体现患者健康状况的重要参考依据，血压监测在极大程度上方便了对于疾病的判断和处置。
3.目前常见的血压计有水银血压计、气压血压计和电子血压计等。其中，水银血压计携带不便，而且易破损导致水银泄露，危害健康；气压血压计体积小，便于携带，但是随着使用次数的增多，内部弹簧变形，会导致测量误差逐步变大；电子血压计便于操作，数据直观，但由于电子血压计普遍使用的示波法测量原理有一定的缺陷性，对个体的差异性很难识别，其准确性一直受质疑，一般作为家庭使用的粗略参考，很大程度制约着临床应用的效果。随着科技的发展，体积更小、精度更高的血压传感器越来越受到人们的关注。其中，有创植入式血压传感器通常需要电能实时供应才能工作，一旦电量耗尽便会失效，这时需要通过微创手术将其取出，这一点极大限制了它的大范围应用；电子打印表贴式血压传感器不需要手术植入，仅通过凝胶贴靠在皮肤表面就可以测出血压，但是凝胶变性很快，很难保证贴靠效果一致性，而且会受皮肤汗液等影响，增加了推广的局限性。
4.综上所述，现有的血压测量手段中，间接测量难以保证结果的准确性；中心动脉直接测量难以保证持续供电。因此，现有的血压监测系统并不完善，存在准确性低或便捷性低的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了一种植入式血压监测装置及系统，以在保证血压监测结果准确性的同时，实现无线供电，提高装置使用便捷性。
6.第一方面，本实用新型实施例提供了一种植入式血压监测装置，包括：
7.第一电能接收线圈；所述第一电能接收线圈呈中空圆筒状，用于支撑所述植入式血压监测装置，以及无线接收体外设备发送的电能；
8.压力感应元件，与所述第一电能接收线圈电连接，用于采集血压信息并转换为电信号；所述第一电能接收线圈还用于向所述压力感应元件供电；
9.第一信号处理模块，分别与所述第一电能接收线圈和所述压力感应元件电连接，用于根据所述压力感应元件输出的电信号生成血压数据；所述第一电能接收线圈还用于向所述第一信号处理模块供电；
10.第一收发线圈，与所述第一信号处理模块电连接，用于与体外设备进行无线传输，并输出所述血压数据。
11.可选地，所述植入式血压监测装置，还包括：电能转换模块，分别与所述第一电能接收线圈、所述压力感应元件和所述第一信号处理模块电连接；所述第一电能接收线圈通
过所述电能转换模块向所述压力感应元件和所述第一信号处理模块供电。
12.可选地，所述植入式血压监测装置，还包括：
13.电路板，与所述第一电能接收线圈电连接；所述电能转换模块通过所述电路板与所述第一电能接收线圈实现电连接；
14.所述电能转换模块、所述压力感应元件和所述第一信号处理模块集成于电路板上；
15.或者，所述电能转换模块、所述压力感应元件、所述第一信号处理模块和所述第一收发线圈集成于电路板上。
16.可选地，所述第一电能接收线圈为网状结构；
17.所述电路板设置于所述第一电能接收线圈内侧，所述第一电能接收线圈包围所述电路板。
18.可选地，所述第一电能接收线圈包括依次首尾相连的多个u型导电丝；
19.位于首端的所述u型导电丝与位于尾端的所述u型导电丝连接，形成闭合圆筒状结构；所述电路板设置于所述闭合圆筒状结构的内侧；
20.或者，位于首端的所述u型导电丝通过所述电路板与位于尾端的所述u型导电丝连接，所述多个u型导电丝和所述电路板形成闭合圆筒状。
21.可选地，所述植入式血压监测装置，还包括：第二电能接收线圈，设置于所述电路板上，与所述电能转换模块电连接；所述第二电能接收线圈通过所述电能转换模块向所述压力感应元件和所述第一信号处理模块供电。
22.可选地，所述第一信号处理模块包括：
23.压频转换振荡单元，包括输入端和输出端；所述压频转换振荡单元的输入端与所述压力感应元件电连接；所述压频转换振荡单元用于根据所述压力感应元件输出的电信号生成振荡频率信号；
24.第一信号处理单元，包括第一端和第二端；所述第一信号处理单元的第一端与所述压频转换振荡单元的输出端电连接；所述第一信号处理单元用于根据所述振荡频率信号生成编码信号；
25.第一放大单元，包括第一端和第二端；所述第一放大单元的第一端与所述第一信号处理单元的第二端电连接，所述第一放大单元的第二端与所述第一收发线圈电连接；所述第一放大单元用于放大所述编码信号，形成所述血压数据。
26.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种植入式血压监测系统，包括：体外设备和如本实用新型任意实施例所提供的植入式血压监测装置；
27.所述体外设备包括：
28.电能发送线圈；所述电能发送线圈向所述第一电能接收线圈传输电能；
29.第二收发线圈；所述第二收发线圈用于无线接收所述血压数据；
30.第二信号处理模块，分别与所述电能发送线圈和所述第二收发线圈电连接；所述第二信号处理模块用于控制所述电能发送线圈的工作状态，以及解码所述血压数据，得到所述血压参数。
31.可选地，所述体外设备还包括：驱动模块，连接于所述电能发送线圈和所述第二信号处理模块之间；所述第二信号处理模块通过所述驱动模块驱动所述电能发送线圈。
32.可选地，所述体外设备还包括：
33.显示模块，与所述第二信号处理模块电连接，用于显示所述血压参数；
34.存储器，与所述第二信号处理模块电连接，用于存储所述血压参数。
35.本实用新型实施例所提供的植入式血压监测装置中，设置有第一电能接收线圈、压力感应元件、第一信号处理模块和第一收发线圈。该装置可以植入到人体组织管腔内，通过压力感应元件直接测量血压，从而保证血压监测的准确性。同时，第一电能接收线圈可实现电能的无线接收，第一收发线圈可实现数据的无线传输；使用时，只需将体外设备移动到体内装置的感应范围内，即可实现无线供电和无线数据传输；因此，该植入式血压监测装置内部无需设置电池，可避免由电池造成的生物污染；且不必定期将装置取出体外更换电池，有效提高了装置使用的便捷性。以及，第一电能接收线圈在实现供电作用的同时，还作为植入式血压监测装置的外形支撑结构，可以与管腔内部可靠贴合，避免该装置阻碍血液的正常流动。因此，与现有技术相比，本实用新型实施例可以在保证血压监测结果的准确性的同时，实现无线供电，提高装置使用便捷性。
附图说明
36.图1是本实用新型实施例提供的一种植入式血压监测装置的结构示意图；
37.图2是本实用新型实施例提供的另一种植入式血压监测装置的结构示意图；
38.图3是本实用新型实施例提供的又一种植入式血压监测装置的结构示意图；
39.图4是本实用新型实施例提供的一种电能转换模块的结构示意图；
40.图5是本实用新型实施例提供的又一种植入式血压监测装置的结构示意图；
41.图6是本实用新型实施例提供的一种体外设备的结构示意图；
42.图7是本实用新型实施例提供的另一种体外设备的结构示意图。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
44.本实用新型实施例提供了一种植入式血压监测装置，该装置为构成植入式血压监测系统的体内设备部分，与系统中的体外设备配合使用。包含该装置的植入式血压监测系统具备无线电能传输和无线数据传输功能，能够用于专业的医疗机构，使血压监测更简单，更高效，更准确。图1是本实用新型实施例提供的一种植入式血压监测装置的结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的另一种植入式血压监测装置的结构示意图。参见图1和图2，该植入式血压监测装置包括：第一电能接收线圈10、压力感应元件20、第一信号处理模块30和第一收发线圈40。
45.其中，第一电能接收线圈10呈中空圆筒状，用于支撑植入式血压监测装置，无线接收体外设备发送的电能，以及向压力感应元件20和第一信号处理模块30供电。压力感应元件20与第一电能接收线圈10电连接，用于采集血压信息并转换为电信号。第一信号处理模块30分别与第一电能接收线圈10和压力感应元件20电连接，用于根据压力感应元件20输出的电信号生成血压数据。第一收发线圈40与第一信号处理模块30电连接，用于与体外设备
进行无线传输，并输出血压数据。
46.示例性地，该植入式血压监测装置可以通过微创手术植入到人体组织管腔内任意可以感受到压力信号的地方，例如植入到血管内。第一电能接收线圈10作为植入式血压监测装置的支撑结构，可以贴靠在组织管腔内壁；其材料可以是符合生物相容性且具有良好导电性的合金金属材料，从而保证装置与管腔内壁的可靠贴合，且第一电能接收线圈10为中空圆筒状，不阻碍血液的正常流通。体外设备中的电能发送线圈与第一电能接收线圈10可以通过高频磁共振技术传输电能，工作频率例如在2mhz-10mhz之间。
47.压力感应元件20和第一信号处理模块30可以是集成电路板中的功能器件，也可以是分立器件。其中，压力感应元件20可以是：碳基压阻式薄膜传感器、电容式传感器或由集成电路板上的走线制成的感应元件。示例性地，压力感应元件20外部覆盖有符合生物相容性的绝缘涂层，血液不直接和压力感应元件20接触，但压力感应元件20可以感受血压，并输出一定的电压值。
48.第一收发线圈40可以是射频天线，采用符合生物相容性的金属丝绕制而成。第一收发线圈40可以接收来自体外设备的指令，以及向体外设备传输数据；其工作频率不同于第一电能接收线圈10。因此，将第一收发线圈40和第一电能接收线圈10分开设置，可以有效减少信号干扰，并使该装置易于实现。
49.示例性地，该植入式血压监测装置的工作过程包括：
50.第一电能接收线圈10接受无线电能，供应装置工作；压力感应元件20实时检测体内压力，采集血压信息并转换为电信号输出；第一信号处理模块30对压力感应元件20输出的电信号进行编码等处理后形成血压数据；血压数据由第一收发线圈40输出。
51.其中，压力感应元件20可以在装置上电后始终保持工作；第一信号处理模块30可以在需要时进行血压数据的生成和输出。例如，第一信号处理模块30可以对压力感应元件20输出的电信号进行实时处理和存储，并在第一收发线圈40接收到体外设备传输来的开始采集信号后，将血压数据输出。或者，第一信号处理模块30仅在第一收发线圈40接收到体外设备传输来的开始采集信号后，才对压力感应元件20输出的电信号进行处理和输出。
52.本实用新型实施例所提供的植入式血压监测装置中，设置有第一电能接收线圈10、压力感应元件20、第一信号处理模块30和第一收发线圈40。该装置可以植入到人体组织管腔内，通过压力感应元件20直接测量血压，从而保证血压监测的准确性。同时，第一电能接收线圈10可实现电能的无线接收，第一收发线圈40可实现数据的无线传输；使用时，只需将体外设备移动到体内装置的感应范围内，即可实现无线供电和无线数据传输；因此，该植入式血压监测装置内部无需设置电池，可避免由电池造成的生物污染；且不必定期将装置取出体外更换电池，有效提高了装置使用的便捷性。以及，第一电能接收线圈10在实现供电作用的同时，还作为植入式血压监测装置的外形支撑结构，可以与管腔内部可靠贴合，避免该装置阻碍血液的正常流动。因此，本实用新型实施例可以在保证血压监测结果的准确性的同时，实现无线供电，提高装置使用便捷性。
53.继续参见图1，在上述各实施方式的基础上，可选地，第一电能接收线圈10为金属编制的网状结构，可以使装置整体具有良好的伸缩和弯曲特性，能够更好的贴合管腔，且不影响管腔的柔韧性。
54.继续参见图1，在上述各实施方式的基础上，可选地，植入式血压监测装置还包括：
电路板100，作为装置中各功能器件的载体。至少压力感应元件20和第一信号处理模块30集成于电路板100上。示例性地，如图1所示，第一收发线圈40可以是单独使用符合生物相容性的金属丝绕制的线圈，与电路板100电连接。或者，第一收发线圈40也可以是电路板100上印刷的金属走线所绘制的线圈。
55.示例性地，压力感应元件20和第一信号处理模块30可集成于同一芯片中，该芯片的制造工艺不限于cmos，mems或cmos-mems等工艺，第一信号处理模块30相当于芯片中内置的调理电路，用于对压力感应元件20输出的电信号进行处理并转换成可变频率的无线信号；无线信号通过第一收发线圈40向外发送。
56.电路板100设置于第一电能接收线圈10的内侧，第一电能接收线圈10包围电路板100。电路板100可以是沿第一电能接收线圈10轴向方向放置的长条状电路板，其上可以设置有用于电连接各功能器件的金属连接线以及电源线等功能走线(图中未示出)，例如为铜基走线；第一电能接收线圈10通过电路板100向装置中的各功能器件供电。示例性地，电路板100和网状结构的第一电能接收线圈10通过连接点实现电连接。例如，每间隔一定距离建立一个连接点，通过至少两个连接点将第一电能接收线圈10和电路板100焊接在一起。进一步地，电路板100和连接点的外部均包裹覆盖符合生物相容性的绝缘涂层，以保证装置使用的安全性。示例性地，电路板100可以是柔性电路板，以使装置整体具有良好的弯曲特性。
57.图3是本实用新型实施例提供的又一种植入式血压监测装置的结构示意图。参见图3，在上述各实施方式的基础上，可选地，第一信号处理模块30包括：压频转换振荡单元310、第一信号处理单元320和第一放大单元330，三者均由第一电能接收线圈10供电。其中，压频转换振荡单元310的输入端与压力感应元件20电连接；压频转换振荡单元310用于根据压力感应元件20输出的电信号生成振荡频率信号。第一信号处理单元320的第一端与压频转换振荡单元310的输出端电连接，第二端与第一放大单元330的第一端电连接；第一信号处理单元320用于根据振荡频率信号生成编码信号。第一放大单元330的第二端与第一收发线圈40电连接；第一放大单元330用于放大编码信号，形成血压数据。其中，第一信号处理单元320可以是信号调理电路或者专用芯片。
58.本实施例所提供的第一信号处理模块30，在第一电能接收线圈10接收到感应电能后开始工作，将血压信息转换为高频振荡信号，并将振荡信号增强后通过第一收发线圈40将血压数据发送给接收设备。具体地，压力感应元件20采集人体血压后形成电信号传输至压频转换振荡单元310(即压控震荡器)；压频转换振荡单元310将电信号转换为对应的方波振荡频率信号，并传输至第一信号处理单元320；第一信号处理单元320将振荡频率信号进行编码后生成编码信号，编码信号具有可用于解码的信号格式；第一放大单元330可以是高频功率放大器，将编码信号进行功率放大，可增强对第一收发线圈40的驱动能力，以此得到血压数据传送给第一收发线圈40，达到数据无线传输的目的。
59.继续参见图3，在上述各实施方式的基础上，可选地，该植入式血压监测装置还包括：电能转换模块50。电能转换模块50分别与第一电能接收线圈10、压力感应元件20和第一信号处理模块30电连接；第一电能接收线圈10通过电能转换模块50向压力感应元件20和第一信号处理模块30供电。其中，第一电能接收线圈10可以接收由体外设备传输来的交流电能，电能转换模块50可以将第一电能接收线圈10感应到的电能进行存储，并将该能量转换成符合装置使用的直流电压。
60.图4是本实用新型实施例提供的一种电能转换模块的结构示意图。参见图4，在一种实施方式中，可选地，电能转换模块50包括：电能存储单元510和电能转换单元520。
61.具体地，电能存储单元510包括第一电容c1。第一电容c1作为储能电容，并联在第一电能接收线圈10的两端。电能转换单元520包括：整流桥521、第二电容c2和稳压器件d1。整流桥521的两输入端分别与第一电容c1的两端连接，整流桥521的两输出端分别与第二电容c2的两端连接；稳压器件d1并联在第二电容c2的两端。整流桥521的一个输出端接地，另一个输出端作为电能转换模块50的输出端。
62.本实施例中，第一电能接收线圈10接收的电能存储在第一电容c1中，并经过整流滤波后供装置短时工作。具体地，无线电能存储在第一电容c1中后，通过整流桥521转化成含有一定高频交流噪声的单向电压输出；第二电容c2用于滤除高频交流噪声，使输出电压更加平滑，保证装置的可靠性和稳定性；稳压器件d1用于输出过压保护，防止前端输出电压过高，损坏后端电路；当有过压信号出现时，稳压器件d1会在很短时间内对电压钳位，使高压信号导入系统地，把能量消耗在器件本体，极大衰减对后端电路的冲击。该电能转换模块50可实现较高的能量存储速度和转换效率。
63.其中，第一电容c1可以是高频低阻的无极性电容，以适用于第一电能接收线圈10接收的交流无线电能，且在第一电能接收线圈10的高频工作频率下，减少电路发热引起的有效电能损耗。整流桥521可以是具有低正向导通压降的整流器，以减小整流桥521自身导通压降对电能利用率的影响。稳压器件d1可以是瞬态抑制二极管(transient voltage suppressor，tvs)，稳压管或者esd(electro-static discharge，静电放电)保护器件等。
64.进一步地，电能转换单元520还包括：低压差稳压器u1，优选为精密低压差稳压器，可以精准输出装置所需的工作电压vss，由于低压差稳压器u1器件本身一般有较宽的输入电压范围，因此，本实施例允许第一电能接收线圈10所提供的输入电压在一定范围内波动，降低了对第一电能接收线圈10的性能要求，有利于降低成本。
65.在上述各实施方式的基础上，可选地，电能转换模块50也集成于电路板100上。电能转换模块50通过电路板100上的金属走线与第一电能接收线圈10实现电连接。
66.上述各实施方式示例性地给出了第一电能接收线圈为网状结构的方案，但不作为对本实用新型的限定。在其他实施方式中，第一电能接收线圈还可以设置为其他结构，下面就其中的几种进行说明。
67.图5是本实用新型实施例提供的又一种植入式血压监测装置的结构示意图。参见图5，在一种实施方式中，可选地，第一电能接收线圈10包括依次首尾相连的多个u型导电丝。位于首端的u型导电丝通过电路板100与位于尾端的u型导电丝连接，多个u型导电丝和电路板形成闭合圆筒状。也就是说，多个u型导电丝并未连接成闭合的圆筒状结构，而是将电路板100放置在非闭合结构的待闭合区，首端的u型导电丝与尾端的u型导电丝通过与电路板100两侧连接后形成闭合的圆筒状结构。这样，既能保证第一电能接收线圈10和电路板100的支撑作用，也能有效固定电路板100的位置。
68.示例性地，u型导电丝本身可以具备收缩扩张性能，以适配不同直径的组织管腔。u型导电丝可以由符合生物相容性的导电材料制成。电路板100可以是fpc软板，也可以是硬板。示例性地，第一收发线圈40集成于电路板100上，其可由铜基导线绕制而成；第一收发线圈40可以围绕压力感应元件20等元件设置。
69.在另一种实施方式中，可选地，第一电能接收线圈包括依次首尾相连的多个u型导电丝；位于首端的u型导电丝与位于尾端的u型导电丝连接，形成闭合圆筒状结构；电路板设置于闭合圆筒状结构的内侧，通过连接点与u型导电丝实现电连接。这样，多个u型导电丝构成闭合圆筒状，仅由第一电能接收线圈来支撑植入式血压监测装置，有利于提升支撑效果。
70.继续参见图5，在上述各实施方式的基础上，可选地，植入式血压监测装置还包括：第二电能接收线圈101，设置于电路板100上，与电能转换模块50电连接；第二电能接收线圈101通过电能转换模块50向压力感应元件20和第一信号处理模块30供电。本实施例中，第二电能接收线圈101可以是电路板100上的铜基绕线线圈，可在需要时与第一电能接收线圈10同时工作，以提高供电稳定性。
71.需要说明的是，无论第一电能接收线圈为何种结构，电路板上均可设置第二电能接收线圈作为备用线圈。
72.本实用新型实施例还提供了一种植入式血压监测系统，包括体外设备和如本实用新型任意实施例所提供的植入式血压监测装置，具有相应的有益效果。体外设备和植入体内的植入式血压监测装置(体内设备)配合使用，可实现电能无线传输，体内设备无电池血压参数监测，压力频率转换，无线数据采集、解码和发送等功能；适用于微创植入式血压监测仪器，在保证血压监测结果准确性的同时，提高仪器使用便捷性。
73.其中，体外设备可以是类似手环或含有集成电路的衣服等可穿戴设备，也可以是其他手持终端设备。图6是本实用新型实施例提供的一种体外设备的结构示意图。参见图6，该体外设备包括：电能发送线圈60、第二收发线圈80和第二信号处理模块70。
74.电能发送线圈60用于向第一电能接收线圈传输电能。示例性地，电能发送线圈60通过磁共振形式使一定距离的第一电能接收线圈共振，达到电能传输的目的。例如以2mhz-10mhz范围内的共振频率产生电能供体内设备接收使用，高频磁共振下可以实现较大距离的电能无线传输。第二收发线圈80用于无线接收体内设备反馈来的血压数据，也可以发送指令给体内设备。第二信号处理模块70分别与电能发送线圈60和第二收发线圈80电连接；第二信号处理模块70用于控制电能发送线圈60的工作状态，例如控制是否输出和控制频率等；第二信号处理模块70还用于输出指令和解码血压数据，得到血压参数；其中，指令可以是开始采集指令；血压参数可以反映压力感应元件所采集到的血压信息，例如是血压真实值。
75.在上述各实施方式的基础上，可选地，体外设备中设置有触发开关和显示模块200，二者均与第二信号处理模块70电连接。将体外设备移动至体内设备的感应距离范围内时，使能触发开关，第二信号处理模块70驱动电能发送线圈60，通过第二收发线圈80发送开始采集指令，并在收到体内设备反馈的血压数据后进行解码，将血压参数显示在显示模块200上。
76.示例性地，触发开关可以是按键式开关，由用户控制开启；或者是感应开关，在体外设备移动至体内设备的感应距离范围内时，自动感应开启。显示模块200可以是显示屏，可实现数据直读功能。
77.继续参见图6，在上述各实施方式的基础上，可选地，第二信号处理模块70包括：第二信号处理单元710和第二放大单元720。第二信号处理单元710的第一端与电能发送线圈60电连接，第二端与第二放大单元720的第一端电连接；第二信号处理单元710用于驱动电
能发送线圈、生成指令以及解码血压数据；其中，指令可以是开始采集指令。第二放大单元720的第二端与第二收发线圈80电连接。第二信号处理单元710可以是主控芯片，可带有内部配置信息存储空间，用于存储血压参数；第二放大单元720可以是功率放大器。
78.继续参见图6，在上述各实施方式的基础上，可选地，体外设备还包括：驱动模块90，连接于电能发送线圈60和第二信号处理模块70之间；第二信号处理模块70通过驱动模块90驱动电能发送线圈60。
79.具体地，驱动模块90包括：驱动单元和死区延时单元。驱动单元的输出端与电能发送线圈60电连接；死区延时单元的输入端与第二信号处理模块70电连接，死区延时单元的输出端与驱动单元的控制端电连接。示例性地，驱动单元可以是由四个高速功率管构成的h桥电路；由于驱动模块90的工作频率很高，设置死区延时单元可以严格控制高速功率管打开的死区时间，避免h桥电路的同侧上下桥臂功率管同时导通导致的功率管迅速发热损坏。
80.图7是本实用新型实施例提供的另一种体外设备的结构示意图，参见图7，在上述各实施方式的基础上，可选地，体外设备还包括：存储器300和电池400。存储器300与第二信号处理模块70电连接，用于存储血压参数。电池400作为体外设备的供电装置，分别与驱动模块90、第二信号处理单元710、第二放大单元720、显示模块200和存储器300电连接。
81.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。