用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置製造方法
2023-09-21 14:41:15
用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置製造方法
【專利摘要】用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置,包括探針7和固定探針7的探針固定板，每根探針7的後端與一根滑動杆B5的前端活動連接，滑動杆B5與探針7之間有壓力傳感器6，滑動杆B5的後端與探針固定板活動連接；每根探針7的前端的端面為附接面，緊鄰附接面的探針7的前端的側面有絕緣表層。排除了不同探針間的壓力差異、導電面積差異對測試結果的影響。
【專利說明】用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用於離體生物組織電阻抗測量的探針壓力可調節的測試裝置，涉 及生物醫學工程中的生物電阻抗測量領域，主要用於對離體生物的電阻抗特性進行測量。
[0002]
【背景技術】 電阻抗作為生物組織的一個基本的物理參數，長期以來得到生物物理學家和生理學家 的廣泛關注。目前在電生理學領域大量使用的膜片鉗、電壓鉗技術正是基於細胞膜的電阻 抗效應原理。生物組織作為一種電介質，它的電特性值得深入研究。早期的生物物理學研 究表明，在直流狀態下生物組織表現出來的電阻特性的差異可以用於區分不同的組織；而 更值得關注的是生物組織的電阻抗隨著外加電信號的頻率的不同而表現出很大的變化，這 種現象我們稱之為電阻抗頻譜。
[0003] 在對生物組織阻抗頻譜進行測量中，一般採用的方法有雙電極法、四電極法。雙電 極測量技術是將幅值恆定的交變電流通過一對電極引入被測生物組織，再通過同一對電極 將其兩端的電壓檢測出。由於雙電極在使用中，電極下被測組織中的電流密度高於被測組 織其它部位的電流密度，即電流分布不均勻，這樣組織各個部分對阻抗的貢獻就不同，從而 使測得的阻抗與實際阻抗有較大的誤差。同時，電極和生物組織之間還存在接觸電阻，且該 電阻還不穩定，這又將引入測量誤差。另外，電流流過電極和生物組織電解液時還將產生極 化現象，在低頻時極化誤差比較嚴重。因此，在精確測量生物組織阻抗時，雙電極法也不多 見，已逐步被四電極法所代替。
[0004] 典型的四電極測量系統包含兩對電極，一對電極（電流電極）將恆定幅值的交變電 流引入被測生物組織，另一對電極（電壓電極）介入兩電流電極之間，檢測被測部位的電位 差。由於四電極測量系統中供電電極與測量電極分離，電壓電極處於電流密度分布比較均 勻的中間段，當採用高輸入阻抗的運算放大器時，電壓電極與被測組織間的接觸電阻可以 忽略不計，同時電極與生物組織電解液之間的極化也可以忽略不計。所以，四電極法比較好 的克服了雙電極法存在的問題，從而可適用於較寬頻率的生物阻抗測量。目前，生物組織的 阻抗測量一般都採用四電極測量技術。
[0005] 由於生物組織的特殊性，離體組織的復阻抗隨著離體時間延長而發生一定變化， 對離體組織的一次掃頻(驅動頻率由低頻到高頻或由高頻到低頻依次加載到被測目標）必 須在足夠短的時間內完成。
[0006] 對被測生物組織進行阻抗頻譜測量，要保持被測組織的生理指標處於平穩狀態， 不能使分泌物和血液等玷汙被測組織，而且不能用水衝洗，以免影響測量數據的準確性。
[0007] 中國專利201210425348. 6提供了一種生物離體組織介電特性的測量盒，但操作 時需耗費時間對被測組織進行切片，破壞了生物組織的結構特性，且需要時間過長，測量時 生物離體組織的復阻抗已經發生變化，幹擾了測量結果的準確性。
[0008] 中國專利200680019531. 9提供了用於測量人或動物體組織阻抗的探針，但未考 慮到切片生物組織結構表面並不是處於完全平面狀態，以及各種不同組織在測量時給予探 針壓力時不同的收縮程度，例如乳腺癌組織是癌細胞不斷吞噬周邊正常細胞產生，組織中 心位置緻密度最高，向內塌陷，組織切片時做不到完全平整，造成電極與被測生物組織的接 觸不良或不能完全接觸使測量數據不準確或測量不成功；而電極面對被測生物組織的壓力 太大，又會造成組織內殘留分泌物或血液溢出幹擾測量。
[0009] 在沒有外在壓力的情況下，電極與被測生物組織的接觸不良或不能完全接觸(探 針的導電面往往小於附接面）使測量數據不準確或測量不成功；給予外在壓力時，一方面， 被測組織與探針接觸受壓後會發生壓力形變，被測組織的導電能力會因壓力形變而改變， 導致採集數據的精度受影響，另一方面，受壓後被測組織容易與探針的測面接觸，導致導電 面大於附接面，導電面積的不確定，也幹擾測量數據的準確性。
[0010]
【發明內容】
本發明的目的在於提供一種可單獨調節每個探針與被測生物組織在接觸面上的壓力， 探針的前端的側面有絕緣表層，可使每個探針的附接面以相同的壓力貼附於被測生物組織 表面，使提取的被測生物組織的電抗性的數據不受不同探針與被測生物組織表面壓力變 化、導電面變化而受影響的採集裝置。
[0011] 用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置，包括探針和固定探針的探針固 定板，每根探針的後端與一根滑動杆B的前端活動連接，滑動杆B與探針之間有壓力傳感 器，滑動杆B的後端與探針固定板活動連接，每根探針的前端的端面為附接面，緊鄰附接面 的探針的前端的側面有絕緣表層。
[0012] 上述的用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置，所述滑動杆B的後端與探 針固定板上的滑動裝置安裝孔滑動配合，探針固定板上有推動滑動杆B滑動和鎖緊滑動杆 B的滑動鎖定裝置。
[0013] 上述的用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置，所述探針固定板為升降 平臺，升降平臺上有滑動孔和鎖定裝置，滑動孔與滑動杆A的配合實現升降平臺相對於滑 動杆A的滑動或通過鎖定裝置與滑動杆A的配合實現升降平臺相對於滑動杆A的鎖定。
[0014] 上述的用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置，探針滑動限位板與升降 平臺固定連接，探針滑動限位板上有探針滑動限位孔，探針分別穿過探針滑動限位孔，每根 探針與其穿過的探針滑動限位孔滑動配合。
[0015] 上述的用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置，所述滑動杆A的一端固定 在底座上。
[0016] 有益效果 本發明通過可根據需要調節對被測生物組織壓力的探針組成四電極探頭，能有效解決 探頭附接面與不平整的生物組織表面產生的不完全接觸或接觸不良所造成的測量失敗和 測量數據不準確的問題； 緊鄰附接面的探針的前端的側面的絕緣表層，可使探針受到相同的壓力時，不因與附 接面接觸的被測組織的密度的不同而造成導電面不一樣，即使。本發明實現了每根探頭附 接面與被測組織間壓力、導電面積的一致，從而排除了不同探針間的壓力差異和導電面積 差異對測試結果的影響，提高測試精度。
[0017] 因壓力傳感器能實時提供壓強數據，該數據可在數據處理裝置中與事先預置的正 常數據比較，從而為採集的數據的修正提供參考。 本發明所述"每根探針（7)的後端與一根滑動杆B (5)的前端活動連接"是指探針（7) 的後端與一根滑動杆B (5)的前端之間的連接不影響二者間的相對移動，或者說二者的連 接既能使二者維持連接關係，又不影響二者對位於壓力傳感器安裝面上的壓力傳感器的擠 壓。
[0018] 本發明所述"探針（7)的前端"附接面所在的一端，與這一端相對的另一端為探針 (7)的後端，"滑動杆B (5)的後端"是指與與探針固定板滑動配合的那一端，另一端就是滑 動杆B (5)的前端，"緊鄰附接面的探針（7)的前端的側面有絕緣表層"中的絕緣表層的主 要作用是限制出每根探針與被測組織的最大導電面，所以該絕緣表層靠近附接面。
[0019] "滑動杆B (5)的後端與探針固定板活動連接"是指每根滑動杆B (5)的後端單獨 連接到與探針固定板上，但滑動杆B (5)又能相對探針固定板移動並帶動探針（7)伸縮，機 械學上有多種可實現這種功能的設計。
[0020] 五、附圖和附圖名稱 附圖1為裝置立體示意圖 附圖2為升降平臺示意圖 附圖3為探針示意圖 附圖4為探針杆剖視圖 1-底座，2-滑動杆A，3-升降平臺，4-滑動鎖定裝置，5-滑動杆B，6-壓力傳感器，7-探 針，8-鎖定裝置，9-滑動杆A滑動孔，10-探針滑動限位孔，11-滑動裝置安裝孔，12-探針 杆，13絕緣表層，14-壓力傳感器安裝面。
[0021] 六、【具體實施方式】 實施例1 :用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置，包括探針7和固定探針7的 探針固定板，每根探針7的後端與一根滑動杆B5的前端活動連接，滑動杆B5與探針7之間 有壓力傳感器6,滑動杆B5的後端與探針固定板活動連接。
[0022] 本實施例所述的裝置，每根探針7的前端的端面為附接面，緊鄰附接面的探針7的 前端的側面有絕緣表層。
[0023] 用導線將探針、壓力傳感器6連接到後臺處理裝置相應的埠。
[0024] 使用本裝置測試時，將被測生物組織置於探針附接面下，調接每根滑動杆B5,使4 根探針7與被測組織的壓強一致，然後啟動電源，接收數據。
[0025] 實施例2 :本實施例基本結構同實施例1，本裝置如附圖1所示包括放置盛放被 測生物組織器皿的底座（1 )，底座（1)上具有滑動杆2,升降平臺（3)通過其上的滑動杆A滑 動孔（9)沿滑動杆（2)上下滑動到所需位置，並通過升降平臺（3)上的鎖定裝置（8)固定。
[0026] 探針（7)的探針杆（12)安裝在升降平臺上的探針滑動限位孔（10)中，，探針限位 孔可使探針（7)上下滑動而不發生位移，保證探針（7)之間的位置不變從而保證測試數據 的準確性。
[0027] 壓力傳感器（6)的一面固定在探針（7)的壓力傳感器安裝面（14)上，另一面與滑 動杆B (5)固定連接，滑動杆B (5)通過安裝在升降平臺（3)上的滑動鎖定裝置（4)上下滑 動，提取壓力傳感器（6)的數據從而得到探針測試面給予被測生物組織表面的壓力。
[0028] 本裝置的探針整體結構如附圖3及附圖4所示由探針杆（12)、絕緣表層（13)組成 及壓力傳感器安裝面（14)組成。
[0029] 本裝置四根探針（7)等間距成一排，安裝在升降平臺（3)上用絕緣材料製作的探 針滑動限位孔（10)中，探針尾部用導線連出；兩側兩根探針（7)作為電流電極引入幅度恆 定的交變電流到被測生物組織，中間兩根探針（7)作為電壓電極測量被測部位的電位差。
[0030] 本裝置的探針杆（12)底層有絕緣表層（13)，可使每根探針（7)與被測生物組織的 導電面保持一致，提高測試數據的精確性 本裝置升降平臺（3)在滑動杆A(2)上的滑動可由光軸與直線軸承實現，帶鎖直線軸承 就可實現鎖定裝置（8)的功能；或可由電機帶動升降平臺（3)的升降和鎖定。
[0031] 本裝置的探針（7)的上下滑動和鎖定也可用上述兩種方式來實現，且光軸上可增 加刻度來讀取探針（7 )移動距離，或直接根據電機的轉動參數得出，從而增加裝置測試數據 的準確性。
[0032] 上述實施例中，所述底座1，用於放置盛放被測生物組織的器皿。
[0033] 所述滑動杆A (2)，用於移動升降平臺（3)到測量位置。
[0034] 所述升降平臺（3)，用於固定探針（7)和滑動鎖定裝置（4)。
[0035] 所述滑動鎖定裝置（4)與滑動杆B (5)，用於升降固定探針（7)到所需位置。
[0036] 所述壓力傳感器￠)，用於測試每個探針（7)對被測生物組織的壓力。
[0037] 所述探針（7)，用於提取輸入和提取被測生物組織的信號。
[0038] 帶滑軸的測試平臺設計，可避免由操作員手持探頭測量造成的人為誤差。
【權利要求】
1. 用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置，包括探針（7)和固定探針（7)的探 針固定板，特徵在於：每根探針（7)的後端與一根滑動杆B (5)的前端活動連接，滑動杆B (5)與探針（7)之間有壓力傳感器（6)，滑動杆B (5)的後端與探針固定板活動連接；每根 探針（7)的前端的端面為附接面，緊鄰附接面的探針（7)的前端的側面有絕緣表層（13)。
2. 根據權利要求1所述的用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置，特徵在於： 滑動杆B (5)的後端與探針固定板上的滑動裝置安裝孔（11)與探針固定板滑動配合，探針 固定板上有推動滑動杆B (5)滑動和鎖緊滑動杆B (5)的滑動鎖定裝置（4)。
3. 根據權利要求2所述的用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置，特徵在於： 所述探針固定板為升降平臺（3)，升降平臺（3)上有滑動孔（9)和鎖定裝置（8)，滑動孔（9) 與滑動杆A (2)的配合實現升降平臺（3)相對於滑動杆A (2)的滑動或通過鎖定裝置（8) 與滑動杆A (2)的配合實現升降平臺（3)相對於滑動杆A (2)的鎖定。
4. 根據權利要求3所述的用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置，特徵在於： 探針滑動限位板與升降平臺（3)固定連接，探針滑動限位板上有探針滑動限位孔（10)，探 針（7)分別穿過探針滑動限位孔（10)，每根探針（7)與其穿過的探針滑動限位孔（10)滑動 配合。
5. 根據權利要求3所述的用於離體生物組織電阻抗測量的數據採集裝置，特徵在於： 滑動杆A (2)的一端固定在底座（1)上。
【文檔編號】G01R27/02GK104062503SQ201310658841
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】王奕剛, 向飛, 戴濤, 餘華章, 蒲洋, 林怡, 卜力寧 申請人:思瀾科技（成都）有限公司