一种无线无源的内植入监测系统

1.本发明涉及内植入监测技术领域，尤其涉及一种无线无源的内植入监测系统。


背景技术：

2.目前的可穿戴传感器，已经可以实现在日常条件下跟踪佩戴者的运动，例如关节的运动状态、脊柱的弯曲状态等。然而可穿戴传感器只能在皮肤表面监测，对于深部组织的监测会因为软组织的滑移存在一定的监测偏差，导致采集的数据不准确。
3.可植入传感系统可以解决此类问题，但是存在以下几个问题：第一个是供能问题，传感器更换电池是患者二次手术的最主要原因；第二个是有线信号传输意味着开放式伤口，有感染风险；第三个是无线传输依赖蓝牙nfc等智能传输模块，不仅增大了植入物体积并具有材料泄露的风险又不具备活动度无法运用在具有活动度组织内使用。


技术实现要素：

4.本发明公开一种无线无源的内植入监测系统，旨在解决可植入传感系统的供能问题、感染风险和无法运用在具有活动度组织内的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种无线无源的内植入监测系统，包括多个信号接收器和磁性水凝胶，所述磁性水凝胶注射在病灶区域，所述信号接收器设置在磁性水凝胶注射部位的皮上位置，所述信号接收器包括有磁性发生器和信号接收线圈，所述磁性发生器用于提供可调磁场源，所述信号接收线圈通过改变通过其通磁量产生相应的感应电流，所述信号接收线圈通过产生的感应电流与监控装置进行连接，所述磁性水凝胶在外磁场干预下具有磁性，且磁性水凝胶通过磁性与磁场发生器建立连接。
7.通过设置有磁性水凝胶和信号接收器，通过注射磁性水凝胶至病灶区皮下位置，并在注入病灶区后进行定型，同时将多个信号接收器设置在病灶区皮上位置，与磁性水凝胶建立连接，在磁性水凝胶弯曲时，磁性颗粒产生形变改变信号接收器的通磁量，使信号接收线圈，产生感应电流被监控到，从而对患者患处深部组织进行实时的无线无源的监控，解决传统传感器存在的供能、有线传输以及需要依赖传输模块进行信号传输带来的感染风险和预埋导线易损坏的问题，便于医生在术后监控病人病灶区域的活动程度，并且本无线传输系统的内植入部位结构简单，生产方法简单、成本低，适用于工业化大规模生产，具有广阔的市场前景。
8.在一个优选的方案中，所述磁性水凝胶通过注射器进行注射，且磁性水凝胶注射到皮下后进行凝固，磁性发生器包括但不限于电磁铁和永磁体，所述磁性水凝胶包括可注射水凝胶和多个磁性颗粒，多个所述磁性颗粒均匀分布在可注射水凝胶内，多个所述磁性颗粒包括但不限于四氧化三铁，多个所述磁性颗粒为顺磁体，且多个磁性颗粒与多个信号接收器的磁场发生器通过磁性建立连接，多个所述磁性颗粒为顺磁体，且多个磁性颗粒与多个信号接收器的磁场发生器通过磁性建立连接。
9.通过设置有可注射水凝胶和磁性颗粒，可注射水凝胶体内定型后，在遭受外力破坏或组织挤压破坏后仍能持续工作，无惧任何机械破坏，最高可达235％的拉伸断裂强度，同时通过磁性颗粒均匀分布，使其具有良好的磁学性能，实现对活体清醒动物的运动姿态进行实时无线无源监测的目的。
10.由上可知，一种无线无源的内植入监测系统，包括多个信号接收器和磁性水凝胶，所述磁性水凝胶注射在病灶区域，所述信号接收器设置在磁性水凝胶注射部位的皮上位置，所述信号接收器包括有磁性发生器和信号接收线圈，所述磁性发生器用于提供可调磁场源，所述信号接收线圈通过改变通过其通磁量产生相应的感应电流，所述信号接收线圈通过产生的感应电流与监控装置进行连接，所述磁性水凝胶在外磁场干预下具有磁性，且磁性水凝胶通过磁性与磁场发生器建立连接。本发明提供的无线无源的内植入监测系统具有解决传统传感器存在的供能、有线传输以及需要依赖传输模块进行信号传输带来的感染风险和预埋导线易损坏的问题，便于医生在术后监控病人病灶区域的活动程度，并且本无线传输系统的内植入部位结构简单，生产方法简单、成本低，适用于工业化大规模生产，具有广阔的市场前景的技术效果。
附图说明
11.图1为本发明提出的一种无线无源的内植入监测系统的整体结构示意图。
12.图2为本发明提出的一种无线无源的内植入监测系统的运行原理结构示意图。
13.图3为本发明提出的一种无线无源的内植入监测系统的磁性水凝胶的体外定型状态示意图。
14.图4为本发明提出的一种无线无源的内植入监测系统的磁性水凝胶的体外定型状态的sem图。
15.图5为本发明提出的一种无线无源的内植入监测系统的磁性水凝胶的定型状态的磁性表现示意图。
16.图6为本发明提出的一种无线无源的内植入监测系统的磁性水凝胶的定型状态的弯折柔韧性示意图。
17.图7为本发明提出的一种无线无源的内植入监测系统的磁性水凝胶的定型状态的扭转柔韧性示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
19.本发明公开的一种无线无源的内植入监测系统主要应用于内植入监测的场景。
20.参照图1-图7，一种无线无源的内植入监测系统，包括多个信号接收器和磁性水凝胶，磁性水凝胶注射在病灶区域，信号接收器设置在磁性水凝胶注射部位的皮上位置，信号接收器包括有磁性发生器和信号接收线圈，磁性发生器用于提供可调磁场源，信号接收线圈通过改变通过其通磁量产生相应的感应电流，信号接收线圈通过产生的感应电流与监控装置进行连接，磁性水凝胶在外磁场干预下具有磁性，且磁性水凝胶通过磁性与磁场发生器建立连接，通过注射磁性水凝胶至病灶区皮下位置，并在注入病灶区后进行定型，同时将
多个信号接收器设置在病灶区皮上位置，在病人的病灶区域产生弯曲时，磁性水凝胶内部的磁性颗粒的空间形变改变了外面信号接收器所发出的磁场，从而改变信号接收器内部的信号接收线圈的磁通量，产生感应电流被监控到，从而对患者患处深部组织进行实时的无线无源的监控，解决传统传感器存在的供能、有线传输以及需要依赖传输模块进行信号传输带来的感染风险和预埋导线易损坏的问题，便于医生在术后监控病人病灶区域的活动程度，并且本无线传输系统的内植入部位结构简单，生产方法简单、成本低，适用于工业化大规模生产，具有广阔的市场前景。
21.参照图1-图4，在一个优选的实施方式中，磁性水凝胶通过注射器进行注射，且磁性水凝胶注射到皮下后进行凝固。
22.参照图1和图2，在一个优选的实施方式中，磁性发生器包括但不限于电磁铁和永磁体。
23.参照图1、图2和图5，在一个优选的实施方式中，磁性水凝胶包括可注射水凝胶和多个磁性颗粒，多个磁性颗粒均匀分布在可注射水凝胶内。
24.参照图1-图4，在一个优选的实施方式中，多个磁性颗粒包括但不限于四氧化三铁。
25.参照图1-图4，在一个优选的实施方式中，多个磁性颗粒为顺磁体，且多个磁性颗粒与多个信号接收器的磁场发生器通过磁性建立连接。
26.参照图6-图7，在一个优选的实施方式中，磁性水凝胶凝固后的拉伸断裂强度高达235％，通过可注射水凝胶包裹磁性颗粒，且磁性颗粒均匀分布在可注射水凝胶内，当可注射水凝胶体内定型后，在遭受外力破坏或组织挤压破坏后仍能持续工作，无惧任何机械破坏，最高可达235％的拉伸断裂强度，同时通过磁性颗粒均匀分布，使其具有良好的磁学性能，实现对活体清醒动物的运动姿态进行实时无线无源监测的目的。
27.实施例一：
28.与science、nature系列报道的可植入无线传感器进行对比，本发明在反应时间(10ms)、耗能(自供能)、结构简单性(植入部分没有任何线路或金属)以及无惧破坏等特性上优于其他竞品；
29.对体外定型后的磁性水凝胶进行弯折，使其分别断裂成2段、3段和4段，并对其磁性进行监测，得到结果：不论磁性水凝胶被破坏成2段、3段还是4段都能与完整的磁性水凝胶的功能一致；
30.利用老鼠进行试验，将内植入检测系统分别安装在老鼠的体内和体外，在老鼠的运动过程中对其进行监测，确定了信号接收器和磁性水凝胶的正常运行，实现对活体清醒的动物的运动姿态进行实时无线无源的监测。
31.工作原理：使用时，通过注射磁性水凝胶至病灶区皮下位置，并在注入病灶区后进行定型，同时将多个信号接收器设置在病灶区皮上位置，在病人的病灶区域产生弯曲时，磁性水凝胶内部的磁性颗粒的空间形变改变了外面信号接收器所发出的磁场，从而改变信号接收器内部的信号接收线圈的磁通量，产生感应电流被监控到，从而对患者患处深部组织进行实时的无线无源的监控，解决传统传感器存在的供能、有线传输以及需要依赖传输模块进行信号传输带来的感染风险和预埋导线易损坏的问题，便于医生在术后监控病人病灶区域的活动程度，并且本无线传输系统的内植入部位结构简单，生产方法简单、成本低，适
用于工业化大规模生产，具有广阔的市场前景，磁性水凝胶注入皮下后，通过可注射水凝胶包裹磁性颗粒，且磁性颗粒均匀分布在可注射水凝胶内，当可注射水凝胶体内定型后，在遭受外力破坏或组织挤压破坏后仍能持续工作，无惧任何机械破坏，最高可达235％的拉伸断裂强度，同时通过磁性颗粒均匀分布，使其具有良好的磁学性能，实现对活体清醒动物的运动姿态进行实时无线无源监测的目的。
32.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种无线无源的内植入监测系统，包括多个信号接收器和磁性水凝胶，其特征在于，所述磁性水凝胶注射在病灶区域，所述信号接收器设置在磁性水凝胶注射部位的皮上位置，所述信号接收器包括有磁性发生器和信号接收线圈，所述磁性发生器用于提供可调磁场源，所述信号接收线圈通过改变通过其通磁量产生相应的感应电流，所述信号接收线圈通过产生的感应电流与监控装置进行连接，所述磁性水凝胶在外磁场干预下具有磁性，且磁性水凝胶通过磁性与磁场发生器建立连接。2.根据权利要求1所述的一种无线无源的内植入监测系统，其特征在于，所述磁性水凝胶通过注射器进行注射，且磁性水凝胶注射到皮下后进行凝固。3.根据权利要求1所述的一种无线无源的内植入监测系统，其特征在于，磁性发生器包括但不限于电磁铁和永磁体。4.根据权利要求2所述的一种无线无源的内植入监测系统，其特征在于，所述磁性水凝胶包括可注射水凝胶和多个磁性颗粒，多个所述磁性颗粒均匀分布在可注射水凝胶内。5.根据权利要求4所述的一种无线无源的内植入监测系统，其特征在于，多个所述磁性颗粒包括但不限于四氧化三铁。6.根据权利要求5所述的一种无线无源的内植入监测系统，其特征在于，多个所述磁性颗粒为顺磁体，且多个磁性颗粒与多个信号接收器的磁场发生器通过磁性建立连接。7.根据权利要求4所述的一种无线无源的内植入监测系统，其特征在于，所述磁性水凝胶凝固后的拉伸断裂强度高达235％。

技术总结
本发明公开了一种无线无源的内植入监测系统，包括多个信号接收器和磁性水凝胶，所述磁性水凝胶注射在病灶区域，所述信号接收器设置在磁性水凝胶注射部位的皮上位置，所述信号接收器包括有磁性发生器和信号接收线圈，所述磁性发生器用于提供可调磁场源，所述信号接收线圈通过改变通过其通磁量产生相应的感应电流，所述信号接收线圈通过产生的感应电流与监控装置进行连接，所述磁性水凝胶在外磁场干预下具有磁性，且磁性水凝胶通过磁性与磁场发生器建立连接。本发明提供的无线无源的内植入监测系统，具有解决传统传感器存在的感染风险和预埋导线易损坏的问题，同时具有生产方法简单、成本低，适用于工业化大规模生产，具有广阔的市场前景的效果。的市场前景的效果。的市场前景的效果。


技术研发人员：杨操 苏彬 史云松
受保护的技术使用者：华中科技大学同济医学院附属协和医院
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2023/9/23