專利名稱：手持式電阻抗測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人體電流檢測裝置，特別是一種用于人體的手持式電阻抗測量儀。
背景技術(shù)：
電阻抗成像是一種只需在物體表面進(jìn)行測量，而重構(gòu)出內(nèi)部阻抗分布的手段。它通過注入電流到一個(gè)目標(biāo)區(qū)域建立電場，隨后對目標(biāo)周邊產(chǎn)生的電壓進(jìn)行測量。傳統(tǒng)的電阻抗斷層成像技術(shù)中，往往采用一個(gè)固定大小，固定電極位置的模型，然而，實(shí)際使用時(shí)由于人體個(gè)體差異，使得該固定電極的方式無法很好與體表接觸而產(chǎn)生誤差。同時(shí)，傳統(tǒng)人體電阻抗測量儀需要與數(shù)據(jù)分析處理的電腦連接后才能用于人體測量，體積大，不易于攜帶，不適用于偏遠(yuǎn)地區(qū)需要出診的情況使用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種手持式電阻抗測量儀，它通過導(dǎo)線I和導(dǎo)線II分別將激勵(lì)信號輸出探頭和反饋信號接收探頭引出，根據(jù)實(shí)際測試人體的需要而放置在測試位置，使用靈活，結(jié)構(gòu)簡單，便于攜帶。本發(fā)明的目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有主控芯片和阻抗變換器，主控芯片發(fā)出控制指令，控制阻抗變換器生成激勵(lì)信號，阻抗變換器接收反饋電壓信號，根據(jù)反饋的電壓信號生成測量數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)傳輸至主控芯片進(jìn)行存儲，所述測量儀還包括有激勵(lì)信號輸出探頭和反饋信號接收探頭，激勵(lì)信號輸出探頭通過導(dǎo)線I與阻抗變換器的激勵(lì)信號輸出端連接，反饋信號接收探頭通過導(dǎo)線II將反饋電壓信號輸送至阻抗變換器。進(jìn)一步，所述激勵(lì)信號輸出探頭為圓柱形銅鍍金探頭，激勵(lì)信號輸出探頭通過導(dǎo)線I與環(huán)形電極片連接，環(huán)形電極片套在激勵(lì)信號輸出端。進(jìn)一步，所述反饋信號接收探頭包括有內(nèi)圓形電極和外圓環(huán)形電極，內(nèi)圓形電極嵌于外圓環(huán)形電極內(nèi)，導(dǎo)線II與外圓形電極連接。進(jìn)一步，所述阻抗變換器為激勵(lì)與測量一體化電阻抗轉(zhuǎn)換芯片AD5933。進(jìn)一步，所述測量儀還包括有前端放大濾波電路，反饋信號接收探頭接收的電壓信號通過前端放大濾波電路處理后發(fā)送至阻抗變換器。進(jìn)一步，所述主控芯片型號為C8051F。進(jìn)一步，所述主控芯片包括有激勵(lì)信號控制電路和數(shù)據(jù)存儲電路，激勵(lì)信號控制電路用于發(fā)送控制指令至阻抗變換器，控制阻抗變換器生成激勵(lì)信號，數(shù)據(jù)存儲電路用于接收并儲存阻抗變換器發(fā)送的測量數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，所述主控芯片包括有數(shù)據(jù)輸出電路，數(shù)據(jù)輸出電路通過無線或有線傳輸方式，將測量數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。進(jìn)一步，所述主控芯片包括有充電控制模塊、顯示屏接口電路和人機(jī)接口電路；充電控模塊用于控制電池的充電時(shí)間，并顯示電池剩余電量；
顯示屏接口電路，與顯示屏連接，用于顯示測量數(shù)據(jù)；
人機(jī)接口電路，用于輸出控制指令。進(jìn)一步，所述人機(jī)接口電路包括有激勵(lì)信號觸發(fā)子電路和用于刪除上一次測量并撤銷上一次測量數(shù)據(jù)的刪除子電路。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
使用時(shí)，主控芯片控制阻抗變換器生成激勵(lì)信號，激勵(lì)信號通過導(dǎo)線I和激勵(lì)信號輸出探頭進(jìn)入人體，形成一個(gè)目標(biāo)區(qū)域電場，反饋信號接收探頭對目標(biāo)區(qū)域周邊產(chǎn)生的電壓進(jìn)行測量，并將測量數(shù)據(jù)存儲在主控芯片中，主控芯片將數(shù)據(jù)導(dǎo)入上位機(jī)，完成被測人體在三維空間上的電阻抗圖像重構(gòu)。1、本發(fā)明適應(yīng)性強(qiáng)，定位準(zhǔn)確，摒棄了以往的固定電極位置的思路，而采用了根據(jù)不同測量病灶，不同測量個(gè)體，而制定相應(yīng)的測量范圍，測量方式的特點(diǎn)，從而很好的解決了由于個(gè)體差異產(chǎn)生的模型誤差，以滿足醫(yī)護(hù)人員的需求；
2、反饋信號接收探頭與皮膚表面的接觸阻抗小，抗干擾能力強(qiáng)，測量漂移小，穩(wěn)定性
好;
3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可以與上位機(jī)分開使用，可以由電池提供工作電源，可以手持到各種環(huán)境中完成測量工作；
4、一臺上位機(jī)可以完成多臺手持式電阻抗測量儀的圖像處理工作，降低了使用成本，提高了測量效率。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實(shí)現(xiàn)和獲得。
本發(fā)明的
如下。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為前端放大濾波電路的電路結(jié)構(gòu)示意 圖3為激勵(lì)信號輸出探頭的結(jié)構(gòu)示意 圖4為反饋信號接收探頭的結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明的檢測流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，手持式電阻抗測量儀，包括有主控芯片和阻抗變換器，主控芯片發(fā)出控制指令，控制阻抗變換器生成激勵(lì)信號，阻抗變換器接收反饋電壓信號，根據(jù)反饋的電壓信號生成測量數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)傳輸至主控芯片進(jìn)行存儲，所述測量儀還包括有激勵(lì)信號輸出探頭和反饋信號接收探頭，激勵(lì)信號輸出探頭通過導(dǎo)線I與阻抗變換器的激勵(lì)信號輸出端連接，反饋信號接收探頭通過導(dǎo)線II將反饋電壓信號輸送至阻抗變換器。使用時(shí)，主控芯片控制阻抗變換器生成激勵(lì)信號，激勵(lì)信號通過導(dǎo)線I和激勵(lì)信號輸出探頭進(jìn)入人體，形成一個(gè)目標(biāo)區(qū)域電場，反饋信號接收探頭對目標(biāo)區(qū)域周邊產(chǎn)生的電壓進(jìn)行測量，并將測量數(shù)據(jù)存儲在主控芯片中，主控芯片將數(shù)據(jù)導(dǎo)入上位機(jī)，完成被測人體在三維空間上的電阻抗圖像重構(gòu)。如圖3所示激勵(lì)信號輸出探頭為圓柱形銅鍍金探頭，激勵(lì)信號輸出探頭通過導(dǎo)線I與環(huán)形電極片連接，環(huán)形電極片套在激勵(lì)信號輸出端。為了提高電壓信號的采集精度，如圖4所示，反饋信號接收探頭包括有內(nèi)圓形電極和外圓環(huán)形電極，內(nèi)圓形電極嵌于外圓環(huán)形電極內(nèi)，導(dǎo)線II與外圓形電極連接。反饋探頭采用PCB工藝，每次注入電流由電極陣列的其中一個(gè)電極流入，由外圓環(huán)形電極流出，測量激勵(lì)信號輸出端與內(nèi)圓形電極之間的電壓值。可以避免因在反饋信號接收探頭接觸時(shí)的接觸電阻上產(chǎn)生較大壓降，而對測量精度產(chǎn)生影響。由于反饋信號接收探頭的內(nèi)圓形電極和外圓環(huán)形電極距離很近，可以近似兩者具有相同電位。激勵(lì)信號輸出探頭和反饋信號接收探頭在接觸人體時(shí)，需要配合使用醫(yī)用導(dǎo)電膏，以進(jìn)一步減小接觸阻抗引起的測量誤差。阻抗變換器為激勵(lì)與測量一體化電阻抗轉(zhuǎn)換芯片AD5933。測量儀還包括有前端放大濾波電路，反饋信號接收探頭接收的電壓信號通過前端放大濾波電路處理后發(fā)送至阻抗變換器。如圖2所示，前端放大濾波電路包括有可編程增益放大器AD8330和差分放大器AD8130，反饋信號接收探頭采集到的信號由AD8330以特定增益放大后再通過AD8130構(gòu)成低通濾波器濾波輸出。主控芯片型號為C8051F。主控芯片包括有激勵(lì)信號控制電路和數(shù)據(jù)存儲電路，激勵(lì)信號控制電路用于發(fā)送控制指令至阻抗變換器，控制阻抗變換器生成激勵(lì)信號，數(shù)據(jù)存儲電路用于接收并儲存阻抗變換器發(fā)送的測量數(shù)據(jù)。主控芯片還包括有數(shù)據(jù)輸出電路，數(shù)據(jù)輸出電路通過無線或有線傳輸方式，將測量數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。主控芯片還包括有充電控制模塊、顯示屏接口電路和人機(jī)接口電路；充電控模塊用于控制電池的充電時(shí)間，并顯示電池剩余電量，使用鋰電池 提供工作電源，可以避免直接供電可能威脅被測人員的情況，同時(shí)也減小了測量儀的體積，工作電源也可以由室內(nèi)電源提供；顯示屏接口電路，與顯示屏連接，用于顯示測量數(shù)據(jù)，顯示屏可以是4位LED顯示屏，用于對測量信號的實(shí)時(shí)顯示；人機(jī)接口電路，用于輸出控制指令。主控芯片還可以與指示燈相連，指示燈用于顯示測量儀的當(dāng)前工作狀態(tài)。人機(jī)接口電路包括有激勵(lì)信號觸發(fā)子電路和用于刪除上一次測量并撤銷上一次測量數(shù)據(jù)的刪除子電路，工作人員通過觸發(fā)子電路啟動測量儀，使測量儀發(fā)出激勵(lì)信號，由于測量過程中，操作失誤可能引起的某點(diǎn)測量誤差較大，而影響后續(xù)重構(gòu)成像的結(jié)果，刪除子電路可以刪除上一次測量并撤銷上一次測量數(shù)據(jù)。本發(fā)明的規(guī)格尺寸能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)的陣列式點(diǎn)陣的逐點(diǎn)采集，用于在動態(tài)EIT臨床應(yīng)用的支撐系統(tǒng)，在生理鹽水中，其內(nèi)部噪音小于I毫伏，電位漂移小于5毫伏/小時(shí)。通過物理模型實(shí)驗(yàn)對比了不同電極的頻率響應(yīng)、噪聲特性，比較不同尺寸測量的二維成像的效果，選擇最佳的人體EIT動態(tài)監(jiān)測及測量點(diǎn)安放組合模式，在此基礎(chǔ)上研制能對中心微弱電阻抗變化敏感的數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)采集。其系統(tǒng)參數(shù)性能如下:
(a)測量信噪比>60dB ；
(b)完成一點(diǎn)完全測量時(shí)間<2S ；(C)系統(tǒng)工作頻帶:10kHz — IOOOkHz ；
(d)幅值測量精度<10-4-10-5V ；
(e)恒流源輸出阻抗>IMΩ ；
Cf)電導(dǎo)率異常的空間分辨率達(dá)到5mm，系統(tǒng)檢測深度達(dá)到5cm ；
(g)連續(xù)供電時(shí)間3小時(shí)左右，一次通常能夠完成20位病人的檢測。如圖5所示,具體測量步驟如下:
S1:確定測量部位與作為電壓參考點(diǎn)的激勵(lì)流出電極的位置；
S2:根據(jù)對測量精度的需求，對一次測量后關(guān)心的重點(diǎn)部位進(jìn)行二次加密測量，確定加密后的測量點(diǎn)分布，如果實(shí)際需求還可以進(jìn)行三次加密測量；
S3:根據(jù)測量位置及一次、二次及后續(xù)測量的需求制作相應(yīng)的柔性表面覆膜或者標(biāo)示
線.-^4 ，
54:按照上述柔性表面覆膜或者標(biāo)示線的位置，依次放置電極并測量； 55:獲取相應(yīng)測量電極間的電壓信號并輸入到運(yùn)算處理器進(jìn)行處理；
56:當(dāng)相應(yīng)測量方式的所有激勵(lì)及測量組合完成后，根據(jù)所有信號完成被測物體在三維空間上的電阻抗圖像重構(gòu)。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.手持式電阻抗測量儀，其特征在于:所述測量儀包括有主控芯片和阻抗變換器，主控芯片發(fā)出控制指令，控制阻抗變換器生成激勵(lì)信號，阻抗變換器接收反饋電壓信號，根據(jù)反饋的電壓信號生成測量數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)傳輸至主控芯片進(jìn)行存儲，所述測量儀還包括有激勵(lì)信號輸出探頭和反饋信號接收探頭，激勵(lì)信號輸出探頭通過導(dǎo)線I與阻抗變換器的激勵(lì)信號輸出端連接，反饋信號接收探頭通過導(dǎo)線II將反饋電壓信號輸送至阻抗變換器。
2.如權(quán)利要求1所述的手持式電阻抗測量儀，其特征在于:所述激勵(lì)信號輸出探頭為圓柱形銅鍍金探頭，激勵(lì)信號輸出探頭通過導(dǎo)線I與環(huán)形電極片連接，環(huán)形電極片套在激勵(lì)信號輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的手持式電阻抗測量儀，其特征在于:所述反饋信號接收探頭包括有內(nèi)圓形電極和外圓環(huán)形電極，內(nèi)圓形電極嵌于外圓環(huán)形電極內(nèi)，導(dǎo)線II與外圓形電極連接。
4.如權(quán)利要求1所述的手持式電阻抗測量儀，其特征在于:所述阻抗變換器為激勵(lì)與測量一體化電阻抗轉(zhuǎn)換芯片AD5933。
5.如權(quán)利要求1所述的手持式電阻抗測量儀，其特征在于:所述測量儀還包括有前端放大濾波電路，反饋信號接收探頭接收的電壓信號通過前端放大濾波電路處理后發(fā)送至阻抗變換器。
6.如權(quán)利要求1所述的手持式電阻抗測量儀，其特征在于:所述主控芯片型號為C8051F。
7.如權(quán)利要求6所述的手持式電阻抗測量儀，其特征在于:所述主控芯片包括有激勵(lì)信號控制電路和數(shù)據(jù)存儲電路，激勵(lì)信號控制電路用于發(fā)送控制指令至阻抗變換器，控制阻抗變換器生成激勵(lì)信號，數(shù)據(jù)存儲電路用于接收并儲存阻抗變換器發(fā)送的測量數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求6所述的手持式電阻抗測量儀，其特征在于:所述主控芯片包括有數(shù)據(jù)輸出電路，數(shù)據(jù)輸出電路通過無線或有線傳輸方式，將測量數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。
9.如權(quán)利要求6所述的手持式電阻抗測量儀，其特征在于:所述主控芯片包括有充電控制模塊、顯示屏接口電路和人機(jī)接口電路； 充電控模塊用于控制電池的充電時(shí)間，并顯示電池剩余電量； 顯示屏接口電路，與顯示屏連接，用于顯示測量數(shù)據(jù)； 人機(jī)接口電路，用于輸出控制指令。
10.如權(quán)利要求9所述的手持式電阻抗測量儀，其特征在于:所述人機(jī)接口電路包括有激勵(lì)信號觸發(fā)子電路和用于刪除上一次測量并撤銷上一次測量數(shù)據(jù)的刪除子電路。
全文摘要
手持式電阻抗測量儀，涉及一種人體電流檢測裝置，包括有主控芯片和阻抗變換器，主控芯片發(fā)出控制指令，控制阻抗變換器生成激勵(lì)信號，阻抗變換器接收反饋電壓信號，根據(jù)反饋的電壓信號生成測量數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)傳輸至主控芯片進(jìn)行存儲，所述測量儀還包括有激勵(lì)信號輸出探頭和反饋信號接收探頭，激勵(lì)信號輸出探頭通過導(dǎo)線Ⅰ與阻抗變換器的激勵(lì)信號輸出端連接，反饋信號接收探頭通過導(dǎo)線Ⅱ?qū)⒎答侂妷盒盘栞斔椭磷杩棺儞Q器。本發(fā)明通過導(dǎo)線Ⅰ和導(dǎo)線Ⅱ分別將激勵(lì)信號輸出探頭和反饋信號接收探頭引出，根據(jù)實(shí)際測試人體的需要而放置在測試位置，使用靈活，結(jié)構(gòu)簡單，便于攜帶。
文檔編號A61B5/053GK103190908SQ20131013820
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者何為, 冉鵬, 肖曉明 申請人:冉鵬