[发明专利]一种基于超声光纤光栅耦合阵列的植入式胃慢波检测装置

说明书

本发明公开一种基于超声光纤光栅耦合阵列的植入式胃慢波检测装置，包括可穿戴式接收设备子系统、植入单元子系统和处理终端子系统，其中，植入单元植入于胃浆膜层，用于采集胃慢波信号；可穿戴式设备用于接收植入单元发出的超声波，进行解调后送入处理终端；处理终端用于对接收的数据进行分析，判断胃慢波是否正常。此种设备可准确反映胃慢波频率、幅度、传输方向以及速度，灵敏度高、检测精度高。

技术领域

本发明属于超声光纤光栅(FBG)耦合技术和植入式医疗设备应用开发领域，特别涉及一种基于超声光纤光栅耦合阵列的植入式胃慢波检测装置。

背景技术

胃慢波是由Cajal的间质细胞起搏的，仅存在胃壁上的一种周期性变化的电活动。正常的胃电起搏点位于胃主体中部距离贲门5cm-7cm的区域，起搏电频约为3次/分，成为基本电节律，它控制整个胃的慢波频率向幽门方向传播。

根据胃慢波的性质，现有的胃电图(EGG)可以检测出包括在恶心呕吐，消化不良，胃轻瘫，晕动症中出现的胃动过缓，胃动过速以及进食时的并发信号幅度增幅损失。但是，EGG无法反映慢波的异常启动和传导，偶然发生的过早终止和波前碰撞。在一些实验中，有将近一半的受试者通过EGG得到正常的3cpm的频率，但是根据侵入式设备得到这些受试者的胃慢波发生了空间异常。这表面了单通道的EGG无法检测此类异常。

也有方案通过尝试用多个表面电极提取EGG的空间信息，通过沿胃轴放置4个电极，可以评估频道之间的频率耦合量，并认为该量反映了波的正常传播。但该方法无法估计胃慢波的准确传播速度。另外，非侵入式方法的准确性十分有限，极容易出现运动伪影。

现存的侵入式方案使用的电极会给患者留下较大的创伤，并且会受到器官活动的影响。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于超声光纤光栅耦合阵列的植入式胃慢波检测装置，其可准确反映胃慢波频率、幅度、传输方向以及速度，灵敏度高、检测精度高。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于超声光纤光栅耦合阵列的植入式胃慢波检测装置，包括可穿戴式接收设备、植入单元和处理终端，其中，植入单元植入于胃浆膜层，用于采集胃慢波信号；可穿戴式接收设备用于接收植入单元发出的超声波，并进行解调后送入处理终端；处理终端用于对接收的数据进行分析，判断胃慢波是否正常。

所述植入单元包括超声压电换能器和植入单元IC模块，其中，植入单元IC模块上集成有电源管理模块、存储电容器C_STORE、信号处理模块、胃慢波传感器和L型匹配电路；超声功率Rx和L型匹配电路是一个整体，用于接收处理终端发出的超声波，以及将数据用超声波传输到体外，L型匹配电路的具体作用是在上行链路中实现低通滤波及改进电路品质因数，在下行链路中实现改进电路品质因数。超声功率Rx接收到体外的超声能量后转换为电能存储于存储电容器C_STORE中，C_STORE用于为植入单元供电；胃慢波传感器记录胃部的活动，在植入物工作周期中，IC模块中的模拟前端(AFE)对传感器读取的胃慢波进行采样，然后通过10位SAR ADC将采样数字化，最后通过OOK调制将样本序列化并通过超声数据Tx的上行链路传输，从而完成植入操作。

上述可穿戴式接收设备包括超声FBG耦合阵列和若干超声聚焦锥，其中，超声FBG阵列设于胃的外表皮区域对应植入单元的位置，用于接收体内发出的超声波并进行解调；所述超声FBG阵列包含有若干个超声FBG，声聚焦锥与超声FBG的数目相同并一一对应，每个超声FBG都通过对应的声聚焦锥来收集超声信号。

上述声聚焦锥为圆锥形。

上述声聚焦锥与超声FBG的对齐方式为轴向对齐。

上述处理终端包括用于发出激光的可调谐激光器、用于将反射得到的光转换为电信号的光接收机以及信号处理终端模块。