一种无源无线植入式颅内压传感系统

本发明属于柔性传感器，涉及一种颅内压传感器，尤其是涉及一种无源无线植入式颅内压传感系统。

背景技术：

1、植入式医疗电子发展迅速，它主要应用于器官植入、术后诊断、监测和显示病人身体重要生命特征等方面，在患者术后康复、治疗疾病、缓解疼痛、未来医疗等各个领域发展前景广阔。传统的颅内压传感器是一种医疗设备，用于监测患者颅内压力的变化，通常在神经外科手术、颅脑损伤、脑出血等情况下使用。其潜在的危险和限制，包括以下几点：

2、一、感染风险：颅内压传感器需要穿刺颅内以测量压力，这意味着它们破坏了脑部的保护屏障。这可能会引入感染的风险，因为细菌或其他病原体可能通过穿刺点进入颅内，导致感染。

3、二、出血风险：在插入传感器时，可能会发生出血。这不仅可能会导致失血，还可能对脑组织造成损害。

4、三、植入并发症：在颅内植入传感器的过程中，还可能发生并发症，如颅内血肿、颅内感染或血管损伤等。

5、四、需要定期检查维护：传统颅内压传感器通常需要手术植入，并需要外部设备进行数据读取和监测。这使得患者需要定期进行检查和维护，不适合长期监测。

6、五、测量误差和漂移：传感器可能会受到漂移和校准问题的影响，这可能导致不准确的测量结果。

7、六、外部设备依赖性：传感器需要与外部设备连接，以实时监测和记录颅内压力。如果设备故障或失效，可能会影响到患者的监测。

8、现有颅内压传感器无法同时避免上述潜在危险和限制。因此，需要研发一种新型的颅内压传感器。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低侵入性、生产成本低、稳定性高的无源无线植入式颅内压传感系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种无源无线植入式颅内压传感系统，包括通过电感耦合通信连接的一级回路和二级回路，所述一级回路包括相连接的压力传感器和螺旋状天线，所述压力传感器包括gr-pdms敏感材料层以及位于gr-pdms敏感材料层两侧面的电极，所述gr-pdms敏感材料层为掺杂石墨烯的聚二甲基硅氧烷pdms材料层，所述二级回路采集获得一级回路的谐振点，进而测量获得压力值。

4、进一步地，所述gr-pdms敏感材料层中，通过调整掺杂石墨烯的比例以调节材料的力学电学性能，以适应不同使用场景，优选地，掺杂石墨烯的比例为0.5％～5％。

5、进一步地，所述电极胶粘于所述gr-pdms敏感材料层上。

6、进一步地，所述电极通过明胶/nacl有机水凝胶胶粘于所述gr-pdms敏感材料层上。

7、进一步地，所述gr-pdms敏感材料层中，掺杂的石墨烯由添加的原料石墨通过原位剪切方式获得。

8、进一步地，将双甲基硅氧烷溶解于有机溶剂二氯甲烷中，随后添加石墨颗粒物并进行混合搅拌，通过烘干制备获得所述gr-pdms敏感材料层。

9、进一步地，多个所述一级回路阵列式设置，形成阵列传感器。

10、进一步地，所述阵列传感器中，各一级回路的螺旋状天线的电感参数不同。

11、进一步地，所述二级回路包括高速dds模块、读取天线、第一射频检波模块、第二射频检波模块和单片机，所述高速dds模块、第一射频检波模块和单片机依次连接，所述读取天线、第二射频检波模块和单片机依次连接，所述高速dds模块用于产生扫频源，所述单片机通过第一射频检波模块采集高速dds模块的第一信号，同时通过第二射频检波模块采集读取天线的第二信号，基于第一信号和第二信号的比较结果，获得所述一级回路的谐振点。

12、进一步地，所述高速dds模块还连接有运算放大器模块。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

14、1)本发明以石墨粉和pdms为原料，通过原位剪切制备石墨烯-pdms聚合物作为压敏电容，提升了pdms的压敏特性，降低了器件生产成本，同时便于大规模进行生产。

15、2)本发明一级回路采用压敏电容和电感集成，通过测量谐振点的偏移测量压力的大小，具有高精度，高可靠性，易于监测等特点。

16、3)本发明系统通过配套lc信号传输方式，可以准确实现对谐振中心频率的测量，进而实现无线无源的植入式压力监测。无线方式可以实现便捷的参数读取，能够满足长期佩戴和颅内压监测要求，不仅适用于术前和术后的医疗诊断，还可用于高风险人群的日常监测。

17、4)经实验证明具有高精度，本发明系统具有高可恢复性以及高稳定性，可以用于长期植入式颅内压监测。

18、5)本发明系统可以通过阵列式集成，实现多点压力同时监测。

19、6)本发明系统可以通过缩小尺寸实现在狭小空间内的压力监测，使用方便，可以降低当前颅内压传感器普遍存在的患者感染和出血风险，是一种低入侵性的颅内压监测方案。

技术特征：

1.一种无源无线植入式颅内压传感系统，其特征在于，包括通过电感耦合通信连接的一级回路和二级回路，所述一级回路包括相连接的压力传感器和螺旋状天线，所述压力传感器包括gr-pdms敏感材料层以及位于gr-pdms敏感材料层两侧面的电极，所述gr-pdms敏感材料层为掺杂石墨烯的聚二甲基硅氧烷pdms材料层，所述二级回路采集获得一级回路的谐振点，进而测量获得压力值。

2.根据权利要求1所述的无源无线植入式颅内压传感系统，其特征在于，所述gr-pdms敏感材料层中，掺杂石墨烯的比例为0.5％～5％。

3.根据权利要求1所述的无源无线植入式颅内压传感系统，其特征在于，所述电极胶粘于所述gr-pdms敏感材料层上。

4.根据权利要求3所述的无源无线植入式颅内压传感系统，其特征在于，所述电极通过明胶/nacl有机水凝胶胶粘于所述gr-pdms敏感材料层上。

5.根据权利要求1所述的无源无线植入式颅内压传感系统，其特征在于，所述gr-pdms敏感材料层中，掺杂的石墨烯由石墨通过原位剪切方式获得。

6.根据权利要求1所述的无源无线植入式颅内压传感系统，其特征在于，将双甲基硅氧烷溶解于有机溶剂二氯甲烷中，随后添加石墨颗粒物并进行混合搅拌，通过烘干制备获得所述gr-pdms敏感材料层。

7.根据权利要求1所述的无源无线植入式颅内压传感系统，其特征在于，多个所述一级回路阵列式设置，形成阵列传感器。

8.根据权利要求7所述的无源无线植入式颅内压传感系统，其特征在于，所述阵列传感器中，各一级回路的螺旋状天线的电感参数不同。

9.根据权利要求1所述的无源无线植入式颅内压传感系统，其特征在于，所述二级回路包括高速dds模块、读取天线、第一射频检波模块、第二射频检波模块和单片机，所述高速dds模块、第一射频检波模块和单片机依次连接，所述读取天线、第二射频检波模块和单片机依次连接，所述高速dds模块用于产生扫频源，所述单片机通过第一射频检波模块采集高速dds模块的第一信号，同时通过第二射频检波模块采集读取天线的第二信号，基于第一信号和第二信号的比较结果，获得所述一级回路的谐振点。

10.根据权利要求9所述的无源无线植入式颅内压传感系统，其特征在于，所述高速dds模块还连接有运算放大器模块。

技术总结本发明涉及一种无源无线植入式颅内压传感系统，包括通过电感耦合通信连接的一级回路和二级回路，所述一级回路包括相连接的压力传感器和螺旋状天线，所述压力传感器包括Gr‑PDMS敏感材料层以及位于Gr‑PDMS敏感材料层两侧面的电极，所述Gr‑PDMS敏感材料层为掺杂石墨烯的聚二甲基硅氧烷PDMS材料层，所述二级回路采集获得一级回路的谐振点，进而测量获得压力值。与现有技术相比，本发明具有低侵入性、生产成本低、稳定性高等优点。技术研发人员：洪华,朱宇辰,滕骏,哈天成,叶响受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1