申请/专利权人：中国科学院亚热带农业生态研究所

申请日：2017-11-23

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN107822642B

主分类号：A61B5/145

分类号：A61B5/145

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2018.05.01#实质审查的生效;2018.03.23#公开

摘要：本发明提供了一种营养物质活体感知及组织消耗量或沉积量估算装置和方法。它包括网状结构的血管支架，所述血管支架外壁设有微型营养物质检测传感器和采集信号无线发射单元；所述血管支架内壁环设有刚性薄壁生物相容性材质环，所述刚性薄壁生物相容性材质环上设有流量计；所述血管支架外壁还设有用于给检测传感器、采集信号无线发射单元、流量计供电的微型电池；所述采集信号无线发射单元与外部信号接收装置无线电连接。本发明解决了动物营养与科学中的研究滞后性问题，一次性解决多种营养物质的活体在线检测，无需动物屠宰，无需后续试验步骤，大量的节省人力物力，最大程度上排除了动物应激带来的结果差异问题。

主权项：1.一种营养物质活体感知及其组织消耗量或沉积量估算装置，其特征在于，所述估算装置包括网状结构的血管支架1，所述血管支架1植入血管且血管支架1外壁与血管内壁接触；所述血管支架1外壁设有微型营养物质检测传感器3和采集信号无线发射单元4；所述血管支架1内壁环设有刚性薄壁生物相容性材质环5，所述刚性薄壁生物相容性材质环5上设有流量计6；所述血管支架1外壁还设有用于给检测传感器3、采集信号无线发射单元4、流量计6供电的微型电池2；所述采集信号无线发射单元4与外部信号接收装置7无线电连接，所述微型电池2、微型营养物质检测传感器3、采集信号无线发射单元4、刚性薄壁生物相容性材质环5均与血管支架1可拆卸连接。

全文数据：营养物质活体感知及其组织消耗量或沉积量估算装置和方法技术领域[0001]本发明属于动物营养技术领域，具体涉及一种基于植入性传感芯片的营养物质活体感知及组织消耗量或沉积量估算装置和方法。背景技术[0002]在动物营养研究中，精准确定不同时间不同生长状态动物的营养需求状态极其重要，但是却往往只能通过一段时间饲养的生长性能以及屠宰取样研究来实现，这样的研究方式具有很多局限，具有滞后性，不能及时反映营养物质在体内的转运及代谢过程，例如取样过程中动物的应激带来的影响，取样及后期检测繁琐的步骤以及时间经济上的浪费。如何在饲喂过程中即时了解其营养需求具有极大的指导意义，尤其是在科学研究中。发明内容[0003]本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种基于植入性传感芯片的营养物质活体感知及其组织消耗量或沉积量估算装置和方法。[0004]为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：[0005]所述营养物质活体感知及其组织消耗量或沉积量估算装置包括网状结构的血管支架（1，所述血管支架（1外壁设有微型营养物质检测传感器3和采集信号无线发射单元⑷；所述血管支架⑴内壁环设有刚性薄壁生物相容性材质环5，所述刚性薄壁生物相容性材质环⑸上设有流量计6;所述血管支架⑴外壁还设有用于给检测传感器3、采集信号无线发射单元4、流量计6供电的微型电池2;所述采集信号无线发射单元4与外部信号接收装置7无线电连接。[0006]优选地，所述血管支架⑴植入血管且血管支架⑴外壁与血管内壁接触。[0007]优选地，所述微型电池2、微型营养物质检测传感器3、采集信号无线发射单元⑷、刚性薄壁生物相容性材质环⑸均与血管支架⑴可拆卸连接。[0008]其中，所述刚性薄壁生物相容性材质环⑸的内径为固定值。[0009]基于上述估算装置的营养物质活体感知及其组织消耗量或沉积量的估算方法包括如下步骤：[0010]1通过权利要求1至4任一项所述估算装置获得不同采样时间的流出组织血液流速i、流入组织血液流速i;i为不同采样时间，i=1，2，…，t;[0011]2将步骤（1获得的流出组织血液流速i、流入组织血液流速i代入如下公式进行营养物质组织消耗量或沉积量：[0012]测定营养物质组织沉积量=Σ流出组织血液流速iX刚性薄壁生物相容性材质环内腔截面积X营养物质浓度i_流入组织血液流速iX刚性薄壁生物相容性材质环内腔截面积X营养物质浓度i，i为不同采样时间，i=l，2,…，t。[0013]下面对本发明作进一步说明：[0014]本发明所述营养物质活体感知及组织消耗量或沉积量估算装置的使用方法为:通过外科手术手段可植入到目的血管位置，将血管支架安装在血管中，刚性薄壁生物相容性材质环将血管支架撑起，微型电池、微型营养物质监测传感器和采集信号无线发射单元卡在血管支架与血管壁间，流量计和微型营养物质监测传感器采集信息后将数据传输至采集信号无线发射单元，采集信号无线发射单元通过无线传感信号发射器将数据信号传输到外部信号接收装置，外部信号接收装置将数据导入计算机进行处理分析。[0015]营养物质活体感知可直接通过计算机获取装置植入血管内的营养物质浓度;营养物质组织沉积量估算，主要通过实时监测进入及流出特定组织关键血管内营养物质的浓度变化，结合血液流量依照一定的公式（测定营养物质组织沉积量=Σ流出组织血液流速出）iX刚性薄壁生物相容性材质环内腔截面积X选定营养物质浓度i-流入组织血液流速进iX刚性薄壁生物相容性材质环内腔截面积X选定营养物质浓度i，为不同采样时间，i=l，2，···，!:，即可估算一定时间内选定营养物质的组织消耗沉积量。[0016]另外，所述营养物质包括但不限于营养物质及其代谢物，本发明的设计思路还可用于药物及其前体化合物、氧气等气体、毒素及其他异生质、离子、矿物质和重金属等的活体转运及代谢研究领域。[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果为：[0018]1.实时监测动物血管内营养物质水平，解决了动物营养与科学中的研究滞后性问题；[0019]2.可将多种营养物质的检测通过传感器检测，一次性解决多种营养物质的检测；[0020]3.无需动物屠宰，无需后续试验步骤，大量的节省人力物力；[0021]4.次植入传感器后，最大程度上排除了动物应激带来的结果差异问题。附图说明[0022]图1为本发明营养物质活体感知及组织消耗量或沉积量估算装置的结构示意图；[0023]图2为猪血液循环图。[0024]图中：1、血管支架;2、微型电池;3、微型营养物质检测传感器;4、采集信号无线发射单元;5、刚性薄壁生物相容性材质环;6、流量计;7、外部信号接收装置。具体实施方式[0025]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。[0026]实施例1[0027]参见图1，所述营养物质活体感知及组织消耗量或沉积量估算装置包括网状结构的血管支架1，所述血管支架1外壁设有微型营养物质检测传感器3和采集信号无线发射单元4;所述血管支架1内壁环设有刚性薄壁生物相容性材质环5,所述刚性薄壁生物相容性材质环5上设有流量计6;所述血管支架1外壁还设有用于给检测传感器3、采集信号无线发射单元4、流量计6供电的微型电池2;所述采集信号无线发射单元4与外部信号接收装置7无线电连接。[0028]其中，所述血管支架1植入血管且血管支架1外壁与血管内壁接触。[0029]所述微型电池2、微型营养物质检测传感器3、采集信号无线发射单元4、刚性薄壁生物相容性材质环5均与血管支架1可拆卸连接。[0030]所述刚性薄壁生物相容性材质环5的内径为固定值。[0031]实施例2利用本发明提供的装置及方法测定生长猪进食后6小时内经肠道吸收的葡萄糖的总量。[0032]依据猪血液循环特征，选定为肠道组织供血的主动脉血管（图2A位置和经由肠道组织吸收营养物质后，汇集出肠道组织进行肝脏的门静脉血管（图2B位置），分别在A和B位置安装本发明提供的集成葡萄糖动态监测的传感器装置。猪经肠道吸收的葡萄糖的总量=ΣB处血液流速（出）iX⑸刚性薄壁生物相容性材质环内腔截面积XB处葡萄糖浓度i-A处血液流速进iX⑸刚性薄壁生物相容性材质环内腔截面积XA处葡萄糖浓度i，i=l，2,…，t〇[0033]经测定，主动脉A处血管安放的生物相容性材质环内径为5mm，B处血管安放的生物相容性材质环内径为13mm，因A处血液除供应肠道外还供应其他组织，经由肠道的血液量可由B处计算试验过程中不向猪提供饮水）。估算的准确度随着数据采集频率的增加而提高。[0034][0036]猪进食后6小时内经肠道吸收的葡萄糖的估算总量为：

权利要求：1.一种营养物质活体感知及其组织消耗量或沉积量估算装置，其特征在于，所述估算装置包括网状结构的血管支架（1，所述血管支架（1外壁设有微型营养物质检测传感器3和采集信号无线发射单元4;所述血管支架（1内壁环设有刚性薄壁生物相容性材质环5，所述刚性薄壁生物相容性材质环⑸上设有流量计6;所述血管支架⑴外壁还设有用于给检测传感器3、采集信号无线发射单元⑷、流量计⑹供电的微型电池2;所述采集信号无线发射单元⑷与外部信号接收装置⑺无线电连接。2.如权利要求1所述的营养物质活体感知及组织消耗量或沉积量估算装置，其特征在于，所述血管支架1植入血管且血管支架1外壁与血管内壁接触。3.如权利要求1所述的营养物质活体感知及其组织消耗量或沉积量估算装置，其特征在于，所述微型电池2、微型营养物质检测传感器3、采集信号无线发射单元⑷、刚性薄壁生物相容性材质环5均与血管支架1可拆卸连接。4.如权利要求1所述的营养物质活体感知及组织消耗量或沉积量估算装置，其特征在于，所述刚性薄壁生物相容性材质环⑸的内径为固定值。5.基于权利要求1至4任一项所述估算装置的营养物质活体感知及其组织消耗量或沉积量的估算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1通过权利要求1至4任一项所述估算装置获得不同采样时间的流出组织血液流速i、流入组织血液流速i;i为不同采样时间，i=1，2，…，t;2将步骤（1获得的流出组织血液流速i、流入组织血液流速i代入如下公式进行营养物质组织消耗量或沉积量：测定营养物质组织沉积量=Σ流出组织血液流速iX刚性薄壁生物相容性材质环内腔截面积X营养物质浓度i-流入组织血液流速iX刚性薄壁生物相容性材质环内腔截面积X营养物质浓度i，i为不同采样时间，i=l，2,…，t。

百度查询： 中国科学院亚热带农业生态研究所 营养物质活体感知及其组织消耗量或沉积量估算装置和方法

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