CN110584633A - 一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，具体涉及医疗技术领域，包括穿戴式血压监测装置和微针式可控给药装置，所述穿戴式血压监测装置包括佩戴于手腕部位的手环，所述微针式可控给药装置包括佩戴于手臂部位的臂带。本发明通过利用石墨烯传感器的高灵敏度检测微弱的脉搏产生的压力，实时对血压监测，利用光敏脂质体纳米颗粒，实现降压药物分子的可控释放，利用无线传输技术将血压监测装置和微针式药物释放装置有机地结合在一起形成诊疗***，在检测到血压异常时立即计算出所需药量并通过控制光照的时间和强度准确释放相应药量，实现血压的实时精确调控。

Description

一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，更具体地说，本发明涉及一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***。

背景技术

现有技术中，随着现代生活节奏的逐渐加快和人们生活压力的逐年增大，高血压病患人群数量呈现明显的上升趋势，而高血压病是一种以动脉压升高为特征，可伴有心脏、血管、脑和肾脏等器官功能性或器质性改变的全身性症状，严重时会导致中风、心肌梗塞、心脏衰竭、血管瘤、肾功能衰竭等疾病甚至是导致死亡，已然成为全球范围内的重大公共卫生问题。高血压是一种慢性疾病，彻底根治此十分困难，目前临床上常见的治疗方式是使用降压药物将血压长期控制在正常范围内，由此有效预防高血压并发症。因此高血压的诊疗涉及长期的血压监测和药物治疗。

目前临床上应用的血压测量主要有诊室血压、动态血压和家庭自测血压。诊室血压和动态血压都需要在医院进行，前者使用传统的水银血压计或者自动血压计，需要专业医护人员操作或者需要较为大型的专业设备，后者使用的动态血压计虽为可携带式，但其体积较大，须在患者身上缠绕线缆，且测量仍通过袖带加压测量，舒适度低，对使用者正常生活影响较大，且由于电量、卫生等原因通常连续使用时间不超过24小时。家庭自测血压主要通过电子式袖带或腕带血压计实现，产品价格较为合理，准确度也较高，但测量仍需要人工主动操作，在当今快节奏的生活中其测量频率难以保证。因此，这些血压检测手段都无法满足高血压治疗，尤其是针对急性高血压和高危患者的治疗中高频次乃至实时检测血压的要求。

传统的治疗高血压的方法包括口服、舌下含服、静脉注射等等。其中，口服给药方便，并且不损伤皮肤和粘膜，价格较为低廉。但是口服给药因为先经过肠胃消化后进入血液才起作用，所以吸收慢且不规律，例如降血压药物***或硝普钠，口服通常需要大约15-30分钟起效，因此在治疗高血压急症时，无法在短时间内发挥药效，并且意识不清者服药还容易引起窒息，导致错过黄金急救10分钟的时间；舌下含服作为高血压疾病常用的治疗方法，药剂直接通过舌下毛细血管进入血液中完成吸收过程，为此无肝脏的首过效应，药物吸收完全且速度较快，但舌下含服的给药量有限；而静脉注射吸收快，并且可以达到较高的用药量，但其需要在医院或有专业医务人员在场的情况下才可得以实现，且由于高浓度的药物迅速到达血浆和组织，增加了发生不良反应的可能性，以及静脉注射带来的不便和皮肤创伤。高血压的治疗是个长期的过程，最为简便的口服方式也通常需要每天1-2次服药，而急性高血压和具有多重并发症的高血压治疗则需要更高频次的服药，因此均需要长期、准时、定量的人工主动服药，而这也正是高血压治疗中的一大难题——很多患者因没有坚持服药或者没有坚持正确的服药，导致血压调控治疗效果不佳，血压反复升高，甚至出现严重的并发症，危及生命。现在，高血压的治疗中仍缺乏较为自动化的，需要更少人工干预的给药方式。

目前有一些新的血压检测和给药方式出现。例如有利用光电法或力学传感的方法高频次检测血压的装置面世，但仍存在较大问题，如检测精度较差，只能反应整体血压变化的趋势，而不能达到同水银血压计正负5mmHg误差的临床精度要求，或精度能够满足，但对佩戴方式、使用条件较为苛刻且价格高昂。给药方式方面，近年来有利用微针装置进行透皮给药的相关研究出现，借助微针无痛透皮和简单易用的特点，但仍对药物剂量的控制仍不够精确，难以根据患者血压的变化及时调整给药量，因此仍不完善。同时，具备血压检测和给药于一身的诊疗***仍未出现。

因此，发明一种具备可穿戴、实时监测血压并在血压异常时立即精确给药的高血压诊疗一体***来解决上述问题很有必要。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，通过利用石墨烯传感器的高灵敏度检测微弱的脉搏产生的压力，实时对血压监测，利用光敏脂质体纳米颗粒，实现降压药物分子的可控释放，利用无线传输技术将血压监测装置和微针式药物释放装置有机地结合在一起形成诊疗***，在检测到血压异常时立即计算出所需药量并通过控制光照的时间和强度准确释放相应药量，实现血压的实时精确调控，以解决背景技术中所提出问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，包括穿戴式血压监测装置和微针式可控给药装置，所述穿戴式血压监测装置包括佩戴于手腕部位的手环，所述微针式可控给药装置包括佩戴于手臂部位的臂带；

所述手环内部设有石墨烯压力传感器、信号处理模块、数据存储模块、数据传输模块和电池，所述信号处理模块用于将电信号进行数模转换，并换算出对应的桡动脉压力值以及对应的血压值，判断监测的血压值是否正常，数据存储模块用于储存一定时间内的血压值，数据传输模块用于监测数据的导出，给药指令的发送以及血压校正算法的导入；

所述臂带内部包括高血压药物微针、指令接收模块、可控释放模块和微针存储模块，所述高血压药物微针包括微针基底和微针头，所述指令接收模块用于接收来自穿戴式血压监控装置的指令信号，所述可控释放模块用于及时提醒微针头的更换，所述微针存储模块用于存储微针头；

所述微针存储模块设置为转鼓式结构，所述微针存储模块内部设有多个存储空间，每个所述存储空间内均储存有一片高血压药物微针，所述可控释放模块内部设有计数器，所述可控释放模块内部还设有微型振动器，所述臂带一侧还设有发光二极管光源，所述发光二极管光源与微针头相匹配。

优选的，所述该***还包括机器学习服务器，所述机器学习服务器用于采集并分析使用者的血压值，对测得的血压进行比对、分析和学习，获得针对具体使用者个性化的有效校正算法，并在之后的使用中，定期校正，更新校正算法，导入手环信号处理模块。

优选的，所述石墨烯压力传感器设置为褶皱状的石墨烯片层结构，且石墨烯压力传感器封装于手环的腕带部分。

优选的，所述微针基底由聚二甲基硅氧烷、光交联聚乙二醇单甲醚-甲基丙烯酸酯或光交联三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种构成，所述微针头外部由羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠或透明质酸材料中的一种制成，所述微针头内部设有均匀分布的光敏脂质体纳米颗粒。

优选的，所述光敏脂质体纳米颗粒球包括脂质体纳米颗粒、金纳米棒和降压药物，所述降压药物包裹在脂质体纳米颗粒和金纳米棒的内部。

优选的，所述可控释放模块的具体工作步骤如下：

S1、按照指令要求的时间和强度开启发光二极管光源，光源波长在500–1000nm之间，照射微针尖透皮部位，根据光照的时间和强度，计算皮下剩余药物的含量；

S2、当计算结果显示皮下尚未释放的药物含量低于单个微针药物总含量的20％时，微型振动器震动提醒使用者更换微针。

优选的，所述微针存储模块与可控释放模块上的计数器连接用于触动可控释放模块上的计数器，并更新该可控释放模块中剩余药物含量的数值。

本发明的技术效果和优点：

1、通过利用石墨烯传感器的高灵敏度检测微弱的脉搏产生的压力，实时对血压监测，利用光敏脂质体纳米颗粒，实现降压药物分子的可控释放，利用无线传输技术将血压监测装置和微针式药物释放装置有机地结合在一起形成诊疗***，在检测到血压异常时立即计算出所需药量并通过控制光照的时间和强度准确释放相应药量，实现血压的实时精确调控，与现有技术相比，具备血压检测和给药于一身的诊疗治疗功能；

2、通过将手环和臂带佩戴在用户手臂，不会影响用户的正常活动，方便使用，石墨烯压力传感器设置为褶皱状的石墨烯片层结构，且石墨烯压力传感器封装于手环的腕带部分，能够方便的对血压进行精确监测，且结合机器学习，及时校正血压值的换算算法，使石墨烯压力传感器实时准确的监测血压，与现有技术相比，检测误差小，精度高。

附图说明

图1为本发明的拓扑结构示意图。

图2为本发明的***结构框图。

图3为本发明的微针存储模块内部***结构示意图。

附图标记为：1手环、11石墨烯压力传感器、12信号处理模块、13数据存储模块、14数据传输模块、15电池、2臂带、21指令接收模块、22可控释放模块、23微针存储模块。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1-3所示的一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，包括穿戴式血压监测装置和微针式可控给药装置，所述穿戴式血压监测装置包括佩戴于手腕部位的手环1，所述微针式可控给药装置包括佩戴于手臂部位的臂带2；

所述手环1内部设有石墨烯压力传感器11、信号处理模块12、数据存储模块13、数据传输模块14和电池15，所述信号处理模块12用于将电信号进行数模转换，并换算出对应的桡动脉压力值以及对应的血压值，判断监测的血压值是否正常，数据存储模块13用于储存一定时间内的血压值，数据传输模块14用于监测数据的导出，给药指令的发送以及血压校正算法的导入；

所述臂带2内部包括高血压药物微针、指令接收模块21、可控释放模块22和微针存储模块23，所述高血压药物微针包括微针基底和微针头，所述指令接收模块21用于接收来自穿戴式血压监控装置的指令信号，所述可控释放模块22用于及时提醒微针头的更换，所述微针存储模块23用于存储微针头；

所述微针存储模块23设置为转鼓式结构，所述微针存储模块23内部设有多个存储空间，每个所述存储空间内均储存有一片高血压药物微针，所述可控释放模块22内部设有计数器，所述可控释放模块22内部还设有微型振动器，所述臂带2一侧还设有发光二极管光源，所述发光二极管光源与微针头相匹配；

所述石墨烯压力传感器11设置为褶皱状的石墨烯片层结构，且石墨烯压力传感器11封装于手环1的腕带部分，其利用桡动脉搏动产生的压力对石墨烯结构产生的拉伸-收缩过程，将压力转换为电信号，石墨烯结构因其高的电子迁移率和极大的比表面积，实现了对微小压力信号的精确探测；

所述微针基底由具备生物相容性但不溶于水的聚二甲基硅氧烷、光交联聚乙二醇单甲醚-甲基丙烯酸酯或光交联三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种构成，所述微针头外部由羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠或透明质酸材料中的一种制成，所述微针头内部设有均匀分布的光敏脂质体纳米颗粒球；

所述光敏脂质体纳米颗粒球包括脂质体纳米颗粒、金纳米棒和降压药物，所述降压药物包裹在脂质体纳米颗粒和金纳米棒的内部；

所述可控释放模块22的具体工作步骤如下：

S1、按照指令要求的时间和强度开启发光二极管光源，光源波长在500–1000nm之间，照射微针尖透皮部位，根据光照的时间和强度，计算皮下剩余药物的含量；

S2、当计算结果显示皮下尚未释放的药物含量低于单个微针药物总含量的20％时，微型振动器震动提醒使用者更换微针；

所述微针存储模块23与可控释放模块22上的计数器连接用于触动可控释放模块22上的计数器，并更新该可控释放模块22中剩余药物含量的数值；

实施方式具体为：将手环1和臂带2佩戴在用户手臂，利用石墨烯传感器11的高灵敏度检测微弱的脉搏产生的压力，实时监测用户血压，利用光敏脂质体纳米颗粒进行注射降压，当信号处理模块12接收石墨烯传感器11感测压力信号值超过设定安全值时，数据传输模块14将信号发送至臂带2，指令接收模块21接收指令信号，使高血压药物微针注射药物，实现降压药物分子的可控释放，利用无线传输技术将血压监测装置和微针式药物释放装置有机地结合在一起形成诊疗***，在检测到血压异常时立即计算出所需药量并通过控制光照的时间和强度准确释放相应药量，实现血压的实时精确调控，同时发光二极管光源照射微针尖透皮部位，根据光照的时间和强度，计算皮下剩余药物的含量，当计算结果显示皮下尚未释放的药物含量低于单个微针药物总含量的20％时，微型振动器震动提醒使用者更换微针，手动调整转鼓式结构，使存储空间内的高血压药物微针漏出进行注射准备，与现有技术相比，具备血压检测和给药于一身的诊疗治疗功能，该实施方式具体解决了现有技术中存在的血压检测与给药不能同时进行的问题。

根据图1-3所示的一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，所述该***还包括机器学习服务器，所述机器学习服务器用于采集并分析使用者的血压值，在初次使用的前24小时，将手环1采集并换算出的血压值，通过机器学习服务器与动态血压计对测得的血压进行比对、分析和学习，获得针对具体使用者个性化的有效校正算法，并在之后的使用中，定期校正，每1个月进行一次24小时的校正，更新校正算法，导入手环1信号处理模块12，获得高准确度的血压测量值；

实施方式具体为：将手环1和臂带2佩戴在用户手臂，不会影响用户的正常活动，方便使用，石墨烯压力传感器11设置为褶皱状的石墨烯片层结构，且石墨烯压力传感器11封装于手环1的腕带部分，能够方便的对血压进行精确监测，且结合机器学习，及时校正血压值的换算算法，实现实时准确的血压监测，该实施方式具体解决了现有技术中存在的血压检测误差大的问题。

本发明工作原理：

参照说明书附图1-3，利用石墨烯传感器11的高灵敏度检测微弱的脉搏产生的压力，当信号处理模块12接收石墨烯传感器11感测压力信号值超过设定安全值时，数据传输模块14将信号发送至臂带2，指令接收模块21接收指令信号，使高血压药物微针注射药物，利用无线传输技术将血压监测装置和微针式药物释放装置有机地结合在一起形成诊疗***，在检测到血压异常时立即计算出所需药量并通过控制光照的时间和强度准确释放相应药量，同时发光二极管光源照射微针尖透皮部位，根据光照的时间和强度，计算皮下剩余药物的含量，当计算结果显示皮下尚未释放的药物含量低于单个微针药物总含量的20％时，微型振动器震动提醒使用者更换微针，手动调整转鼓式结构，使存储空间内的高血压药物微针漏出进行注射准备；

参照说明书附图1-3，将手环1和臂带2佩戴在用户手臂，不会影响用户的正常活动，方便使用，石墨烯压力传感器11设置为褶皱状的石墨烯片层结构，且石墨烯压力传感器11封装于手环1的腕带部分，能够方便的对血压进行精确监测，且结合机器学习，及时校正血压值的换算算法，使石墨烯压力传感器11实时准确的监测血压。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，包括穿戴式血压监测装置和微针式可控给药装置，其特征在于：所述穿戴式血压监测装置包括佩戴于手腕部位的手环(1)，所述微针式可控给药装置包括佩戴于手臂部位的臂带(2)；

所述手环(1)内部设有石墨烯压力传感器(11)、信号处理模块(12)、数据存储模块(13)、数据传输模块(14)和电池(15)，所述信号处理模块(12)用于将电信号进行数模转换，并换算出对应的桡动脉压力值以及对应的血压值，判断监测的血压值是否正常，数据存储模块(13)用于储存一定时间内的血压值，数据传输模块(14)用于监测数据的导出，给药指令的发送以及血压校正算法的导入；

所述臂带(2)内部包括高血压药物微针、指令接收模块(21)、可控释放模块(22)和微针存储模块(23)，所述高血压药物微针包括微针基底和微针头，所述指令接收模块(21)用于接收来自穿戴式血压监控装置的指令信号，所述可控释放模块(22)用于及时提醒微针头的更换，所述微针存储模块(23)用于存储微针头；

所述微针存储模块(23)设置为转鼓式结构，所述微针存储模块(23)内部设有多个存储空间，每个所述存储空间内均储存有一片高血压药物微针，所述可控释放模块(22)内部设有计数器，所述可控释放模块(22)内部还设有微型振动器，所述臂带(2)一侧还设有发光二极管光源，所述发光二极管光源与微针头相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，其特征在于：所述该***还包括机器学习服务器，所述机器学习服务器用于采集并分析使用者的血压值，对测得的血压进行比对、分析和学习，获得针对具体使用者个性化的有效校正算法，并在之后的使用中，定期校正，更新校正算法，导入手环(1)信号处理模块(12)。

3.根据权利要求1所述的一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，其特征在于：所述石墨烯压力传感器(11)设置为褶皱状的石墨烯片层结构，且石墨烯压力传感器(11)封装于手环(1)的腕带部分。

4.根据权利要求1所述的一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，其特征在于：所述微针基底由聚二甲基硅氧烷、光交联聚乙二醇单甲醚-甲基丙烯酸酯或光交联三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种构成，所述微针头外部由羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠或透明质酸材料中的一种制成，所述微针头内部设有均匀分布的光敏脂质体纳米颗粒球。

5.根据权利要求4所述的一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，其特征在于：所述光敏脂质体纳米颗粒球包括脂质体纳米颗粒、金纳米棒和降压药物，所述降压药物包裹在脂质体纳米颗粒和金纳米棒的内部。

6.根据权利要求1所述的一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，其特征在于：所述可控释放模块(22)的具体工作步骤如下：

S1、按照指令要求的时间和强度开启发光二极管光源，光源波长在500–1000nm之间，照射微针尖透皮部位，根据光照的时间和强度，计算皮下剩余药物的含量；

S2、当计算结果显示皮下尚未释放的药物含量低于单个微针药物总含量的20％时，微型振动器震动提醒使用者更换微针。

7.根据权利要求1所述的一种可控药物释放的高血压实时诊疗一体化***，其特征在于：所述微针存储模块(23)与可控释放模块(22)上的计数器连接用于触动可控释放模块(22)上的计数器，并更新该可控释放模块(22)中剩余药物含量的数值。