用于测量和监测医疗参数的植入式电子感测系统

技术特征：
1.一种感测系统，包括：至少一个植入物(1)和读取单元(2)；其中，所述植入物包括电子电路(4)和连接所述电子电路(4)的至少两个电极(5a，5b)；其中，所述电子电路(4)包括在所述两个电极(5a，5b)之间串联连接的电容器(8)和不对称电导装置(9)，所述电子电路(4)还包括与所述不对称电导装置(9)并联连接的放电网络(10)，以用于为所述电容器(8)放电；其中，所述放电网络(10)包括至少一个电气或电子部件(11)；所述读取单元(2)用于当所述植入物(1)部署在介质(3)中时读取电子植入物(1)，其中，所述读取单元(2)包括两个或更多个电极(6)、用于生成跨越所述电极(6)的交变电压的交变电压发生器(34)、以及控制和处理模块(17)；其中，所述读取单元(2)被配置成发送询问信号，所述询问信号包括适用于通过容积传导经由所述介质(3)到达植入物(1)的交变电流的至少一个突发脉冲(35)，并且其中，所述读取单元(2)适用于在所述读取单元的电极(6)处测量电压和/或电流信号，其中，所述信号取决于所述植入物在传送所述交变电流的突发脉冲(35)期间和/或之后的操作。2.根据权利要求1所述的感测系统，其中，所述读取单元(2)适用于以100khz至100mhz的频率发送所述交变电流的突发脉冲(35)，其中，所述突发脉冲(35)持续时间为0.1μs至10ms，重复频率为0hz至100khz。3.根据权利要求1或2中任一项所述的感测系统，其中，所述植入物(1)包括由电绝缘材料制成的细长且柔性的主体(36)，并且其中，所述电子电路(4)容纳在所述主体内，并且其中，所述植入物(1)还包括位于所述主体的相对端的两个金属电极(5a，5b)，所述两个金属电极(5a，5b)电连接至所述电子电路，并且其中，可选地，所述植入物的长度在0.5cm至5cm的范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的感测系统，其中，所述植入物(1)的所述放电网络(10)包括用于控制所述电容器(8)的放电电流的电流控制装置，并且使放电过程独立于所述介质(3')的阻抗和所述电极(5a'，5b')的阻抗。5.根据前述权利要求中任一项所述的感测系统，其中，所述电容器(8)、或所述不对称电导装置(9)、和/或所述电气或电子部件(11)是换能器，所述换能器被选择成使得当所述植入物部署在所述介质(3)内时，所述换能器的工作参数根据所述介质(3)的物理和/或化学条件变化，并且其中，可选地，所述不对称电导装置(9)是二极管(优选地是肖特基二极管或led)、晶体管的p-n结、或智能二极管。6.根据权利要求5所述的感测系统，其中，所述放电网络的所述电气或电子部件(11)是给定标称值的电阻，并且其中，所述电容器(8)是电容值根据所述介质(3)的物理和/或化学条件变化的换能器。7.根据权利要求5所述的感测系统，其中，所述电容器(8)具有给定的标称电容值，并且其中，所述放电网络的所述电子部件(11)是电阻式换能器。8.根据权利要求5所述的感测系统，其中，所述电容器(8)的电容值在10pf至10nf的范围内，并且其中，所述放电网络(10)的电阻值在1kω至10mω的范围内。9.根据权利要求5所述的感测系统，其适用于测量生物电势，其中，所述电容器(8)具有给定的标称电容值，并且其中，所述放电网络(10)包括晶体管(38)，所述晶体管的栅极或基极端子被布置成借助于第三电极(5c)与所述介质(3)接触，例如所述晶体管的电导取决于
所述第三电极(5c)处的电压。10.根据权利要求5所述的感测系统，其适用于测量化学物种，其中，所述电容器(8)具有给定的标称电容值，并且其中，所述放电网络(10)包括chemfet晶体管或离子选择性场效应晶体管(isfet)，所述chemfet晶体管或离子选择性场效应晶体管适用于例如当所述植入物部署在所述介质(3)内时其栅极与所述介质(3)接触，例如所述晶体管的电导取决于所述晶体管的栅极处的化学物种的浓度。11.根据权利要求5所述的感测系统，其中，所述电容器(8)具有给定的标称电容值，所述植入物(1)还包括光学反应性材料(13)，优选地为荧光或磷光可变材料，当所述植入物部署在所述介质内时所述光学反应性材料(13)布置在所述植入物中，以与介质(3)接触，并且其中，光学换能器的光学性质根据所述介质的物理或化学条件变化，其中，所述不对称电导装置(9)是发光半导体装置，其中，所述放电网络(10)包括光敏导电装置(39)，其中，光学材料(13)被布置成例如将来自所述发光半导体装置(9)的光透射、反射或折射至所述光敏导电装置(39)。12.根据权利要求5所述的感测系统，其中，所述电容器(8)具有给定的标称电容值，所述植入物还包括发射、反射或折射光学反应性材料(13)，其中，当所述植入物部署在所述介质内时所述光学反应性材料布置在所述植入物中，以与介质(3)接触，并且其中，所述放电网络(10)与所述不对称电导装置(9)并联连接，所述放电网络(10)包括发光半导体装置(40)以及并联连接的光敏导电装置(29)，所述发光半导体装置(40)用于在所述电容放电期间发光，并且其中，所述光学反应性材料(13)被布置成将来自所述发光半导体装置(40)的光透射、反射或折射至所述光敏导电装置(29)。13.根据权利要求11或12中任一项所述的感测系统，还包括：放置在所述发光半导体装置(9)或所述光敏导电装置(39)上的滤光器或衍射栅格(27，28)，以便选择特定的光波长或操作波段。14.根据权利要求5所述的感测系统，其适用于植入动脉或静脉内以测量血压，所述感测系统还包括囊体(22)，所述囊体的至少一部分由柔性材料制成，以允许压力从所述囊体的外部传递至所述囊体的内部，并且其中，所述植入物电路(4)容纳在所述囊体(22)内，所述植入物(1)还包括穿过所述囊体(22)并与所述植入物电路(4)连接的两个电极(5a，5b)，其中，所述电极(5a，5b)中的每一者是被配置成将所述植入物锚定到动脉或静脉的柔性结构，并且其中，所述电容器(8)是电容式压力传感器，例如所述电容和所述囊体的柔性部分彼此相对布置，例如所述压力传感器的电容值取决于血压。15.根据权利要求5所述的感测系统，其中，所述放电网络(10)包括电流控制装置，所述电流控制装置结合有换能器，所述换能器中的电流控制取决于所述换能器的参数，并且其中，可选地，所述电流控制装置是jfet晶体管和电阻式换能器，其中，所述jfet的源极连接所述电阻式换能器的一个端子，所述jfet晶体管的栅极连接所述电阻式换能器的另一端子。16.根据权利要求1至4中任一项所述的感测系统，其中，所述读取单元(2)还适用于，当所述植入物部署在所述介质内时处理所感测的电压和/或电流，以计算所述植入物电容器的电容值、所述放电网络(10)的电阻值、或所述植入物(1)周围的所述介质(3)的阻抗，以及适用于处理所计算的值，以获得感兴趣的测量值。
17.根据权利要求16所述的感测系统，其中，所述读取单元(2)适用于通过监测当所述植入物的电容器(8)充电时的突发脉冲电流幅度i
peak
(t)随时间的相对变化，以通过调整特征值来将所述突发脉冲电流幅度i
peak
(t)随时间的相对变化的所记录的变量拟合到模型，以及适用于根据所述特征值计算期望的测量值。18.根据权利要求16所述的感测系统，其中，所述读取单元(2)适用于突发脉冲中断后在所述植入物电容器(8)放电期间，通过监测跨越电极(6)的电压来读取所述植入物(1)，以通过调整特征值来将所记录的电压波形拟合到模型，以及适用于根据所述特征值计算测量值。19.根据权利要求16所述的感测系统，其中，所述读取单元(2)适用于通过传送不同幅度的突发脉冲并且通过监测正、负半循环之间的电流不平衡性来读取所述植入物(1)，以通过调整特征值来将所记录的不平衡性拟合到模型，以及适用于根据所述特征值计算测量值。20.根据前述任一项权利要求所述的感测系统，其中，所述读取单元(2)是外部电池供电的手持单元，或者其中，所述读取单元(2)包括或至少一部分是适用于读取植入物的植入式子单元，以及适用于呈现与所述植入式子单元的读数相关的信息的外部子单元，并且其中，两个所述子单元是无线通信的。

技术总结
本发明涉及植入式感测系统，包括电子植入物和读取单元，该读取单元用于获取源自植入物或其周围的测量值，以表征活体的物理和/或化学临床参数。该电子植入物包括电子电路和连接电子电路的至少两个电极。该电子电路包括串联在两个电极之间的电容和能够整流交变电流的不对称电导装置。电子部件与不对称电导装置并联，用于使电容放电。电容器、不对称电导装置和/或电子部件可以是换能器，换能器被选择为例如该换能器的工作参数根据活体介质的物理和/或化学条件而变化。植入物具有极小侵入性，例如其可以通过注射或导管插入而无需通过开放手术来植入。放手术来植入。


技术研发人员：安东尼
受保护的技术使用者：庞培法布拉大学
技术研发日：2020.07.13
技术公布日：2022/6/10