CN101138496A - 用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，该检测电极阵列可以适应于对人体体表不同硬度部位或表面不平坦部位的电阻抗特性检测。检测电极阵列主要由电极阵列单元、柔性基座套、硬质基座、手柄及电极接触界面组成。该检测电极阵列的特点之一是具有电极基座软硬可调的特性，可应用于人体体表大多数部位的检测，使用更灵活。特点之二是具有一个可方便更换的电极阵列接触界面，可以保证电极阵列与人体体表良好稳定的接触，而且方便更换的特性可以起到安全卫生的作用。

Description

用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极

技术领域

本发明涉及一种电阻抗扫描成像系统，特别是涉及一种电阻抗扫描系统的多单元阵列式检测电极。

背景技术

电阻抗扫描成像系统采用多单元阵列式检测电极，对人体的某个部位(如乳房、腋窝下淋巴结)进行扫描时将检测电极放置在被测区域的表面，通过检测电极单元之间电流值的差异，反应电极覆盖区域下的电阻抗分布情况。用于电阻抗扫描成像系统的检测电极由导电阵列电极单元嵌入到硬质基座表面构成，目前检测时为保证电极面和被测目标体的表面接触良好通常将导电膏(或超声耦合剂)涂于阵列式电极表面。常见的多单元阵列式电极有两种类型，一种为固定于硬质基座上阵列式电极，一种为固定于软质基座上的阵列式电极。检测时为了使阵列式电极面和被测目标体表面接触良好，在对软质区域(如乳房)检测时采用硬质基座的阵列式电极，通过按压物体表面达到良好接触。在对硬质目标体特别是表面不平坦的区域(如腋窝下淋巴结)检测时采用软质基座的阵列式电极，使电极表面适应物体表面的形状以达到良好接触。实际应用于人体不同部位进行电阻抗特性扫描检测时，如果需要对不同硬度部位(或表面不平坦的区域)进行检测，一个电阻抗扫描成像检测系统要配合使用两种类型的检测电极，这样增加了检测电极的制作成本，也局限了检测系统的使用范围。因此如何采用一个多单元阵列式检测电极完成对不同硬度表面区域的检测是降低检测电极成本，提高电阻抗扫描检测系统应用灵活性的关键。

在使用多单元阵列式检测电极进行电阻抗扫描检测时，通常为减少电极和被测物体之间的接触阻抗，保持良好的接触，目前的方式是在检测过程中将导电膏(或超声耦合剂)涂于探头表面。然而该方法易造成电极单元和被测体之间产生气泡，对检测结果有影响；检测过程中导电膏(藕合剂)的挥发也会改变电极和被测物体表面的接触阻抗对检测结果有影响；同时检测完后电极表面上的残渣不易清洗，给后续的检测带来不便。如何能保持检测过程中电极面和被测区域表面稳定均匀接触，是提高检测系统性能的关键。

发明目的

针对现有电阻抗扫描系统检测电极阵列存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，该电极阵列可检测不同硬度表面区域；同时设计一种电极接触界面置于电极阵列上，可以避免在传统的检测电极阵列表面涂抹导电膏(耦合剂)带来的缺陷。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，其特征在于，由软质基座套、硬质基座和电极阵列单元组成，电极阵列单元镶嵌于软质基座套的外表面，电极阵列单元的表面镀金或镀银/氯化银，在电极阵列单元外部，还有一层亲水性材料制成的电极接触面。

所述的软质基座套由薄层柔性材料制成。

所述的软基座套具有弹性，且能够在一定范围内形变。

所述硬质基座由硬度较强的材料构成，其平面形状和软质电极基座套的平面形状吻合。

当对软质区域表面进行检测时，将硬质基座插入软质基座套中；当对硬质区域表面进行检测时，将硬质基座抽离软质基座套。

所述的电极阵列单元的电极阵列排布可为正方形、长方形、或圆形。

所述的电极阵列单元数目可随系统应用对象的不同而改变，如正方形电极阵列单元可为4*4，8*8，11*11，14*14。

所述的电极接触面的电阻抗值可调，且电阻抗值配置接近于目标体表面的电阻抗值。

所述的电极接触面由脱脂棉精纺布制成网状层，其中，脱脂棉精纺布的支数为30～40支之间，经密度和纬密度分别在40～60之间，厚度在0.2mm～0.4mm。

所述的电极接触面的含水量为70％～80％之间，而且具有保湿性能，电极接触面使用氯化钠溶液浸泡，以调节其电导率。

电极接触面与电极阵列单元的形状相符，电极接触面与电极阵列单元通过弹性带或箍紧固。

本发明的用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，主要优点在于：

1.多单元阵列式检测电极基座质地的可调性，针对人体软质部位(如乳房)检测时可以用硬质基座；而针对人体表面不平坦的硬质部位(腋窝下淋巴结)检测时可以使用软质可形变基座。此方法可以在不需要更换检测电极的情况下对不同质地的目标体进行检测，同时能保证电极面和被测物体的表面良好接触。

2.对目标体检测时在目标体和电极阵列面之间使用了一个电极接触界面，该接触界面可以保证电极阵列和目标体之间均匀稳定的接触，同时该接触界面方便更换具有安全卫生的优点。

总之，本发明提出的用于电阻抗检测的多单元阵列式检测电极可以适用于更多的检测目标体，同时在检测过程中能保证电极阵列和被测物体表面的良好稳定接触。

附图说明

图1是本发明的多单元阵列式检测电极结构示意图；

图2是本发明的装配示意图；

图3是软质基座电极弯曲示意图；

图4是硬质基座电极装配示意图；

图5是多单元阵列式检测电极对不同目标体检测的示意图；

图6是覆盖电极接触界面的多单元阵列式检测电极示意图；

图7是电极接触界面示意图。

以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

参见图1、图2，本发明的用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，由软质基座套2、硬质基座5和电极阵列单元1组成，电极阵列单元1镶嵌于软质基座套2的外表面，电极阵列单元1的表面还有一层亲水性材料制成的电极接触面7。

将电极接触面7依照电极阵列单元1的形状制造，将其套在电极阵列面上。

电极接触面7可方便更换，电导率可调，并且能使检测电极阵列和被测目标体表面稳定均匀接触的电极接触界面。

电极接触面7的电阻抗值设置接近于目标体表面的电阻抗值。

电极接触面7由吸水性强的脱脂棉质的精纺网状层制成，脱脂棉精纺布的支数为30～40支之间，经密度和纬密度应分别在40～60之间。脱脂棉精纺布的厚度应该在0.2mm～0.4mm。

电极接触面7可以使用氯化钠(NaCl)溶液浸泡，可以调节其电导率，电极接触面的含水量应该为70％～80％之间，而且具有保湿性能。

电极接触面与电极阵列单元的形状相符，用弹性带和箍将电极接触面7和电极阵列单元1紧固在一起。

本发明的用于电阻抗扫描检测的多单元阵列式检测电极，可以用于人体软质部位表面检测也可用于不平坦硬质部位表面检测。

在本实施例中阵列单元1为11*11正方形电极阵列，根据被测目标的不同可以设计为其它数目的电极阵列，如4*4，8*8，14*14，16*16等阵列形式。也可以设计为其它形状的阵列，如长方形，圆形电极阵列。

电极阵列单元1采用导电性良好的电极单元构成，同时电极阵列单元表面的材料应选择亲水性材料，如镀金，镀Ag-AgCl。

实施例中的电极阵列单元1附着在柔性电路板上，电极阵列引线连接每个电极单元。附着有电极阵列的柔性电路板嵌入到软质基座套2上构成了本实施例描述的多单元阵列式检测电极的框架。

软质基座套2由弹性材料制成，可以在一定的弹性范围内形变。如果对硬质物体进行检测，则可以直接进行检测，详细图解见图4描述。在软质基座套2的一侧设计一个插口，如果对软质物体进行检测，则还需要如图1中的硬质基座5，检测时将硬质基座5通过硬质基座插口插入到软质基座套2中。因为软质基座2具有一定的弹性，因此弹力可以将硬质基座5束缚其中，保证检测过程中，硬质基座5不会从其中掉出。图1中的孔用于固定手柄6。

图3所示为本实施例的多单元阵列式检测电极可以弯曲，以适应对人体任意曲面硬质区域的检测。在对硬质部位进行检测时，为了使电极面可以弯曲，使用时不需要将硬质基座5放入软质基座套2中。因此嵌入到软质基座上的多单元电极阵列可以任意向下或者向上弯曲，向上弯曲时如图3A所示，向下弯曲时如图3B所示。

当需要对软质目标体进行检测时，为了使电极面和被测目标体良好接触，需要将阵列式检测电极按压到被测部位的表面，此时的检测电极阵列面应该具有一定的硬度。为此，将硬质基座放入图1所示的软质基座中以达到此目的。实现过程及步骤如图4中的描述：

(1)将带软质基座的多单元阵列电极水平放置，此时的软质基座套处于弹性的自然状态下(如图4A)。

(2)软质基座套具有弹性，可以通过软质基座插口将软质基座撑开，撑开后的软质基座套如图4B所示。

(3)将硬质基座带固定孔的一侧朝上，通过硬质基座插口插入到软质基座套中，并保证硬质基座上的手柄固定孔和软质基座上的手柄插孔对齐，如图4C所示；

(4)最后将用于手持检测电极的手柄固定其上，如图4D所示将手柄带有螺旋扣的一端旋入手柄固定孔中，此时完成了多单元阵列式电极硬质基座的安装。

图5所示为使用本发明的一个实施例，分别对人体软质部位检测和对硬质部位检测的示意图。如图5A所示，当对人体软质部位(如乳房)进行电阻抗扫描检测时，为了保证多单元阵列式电极面和被测物体的表面良好接触，采用带有硬质基座的多单元阵列式检测电极对目标体进行检测。检测时可以通过按压检测手柄使多单元阵列式检测电极面和软质体的表面良好接触。图5B和图5C分别为对人体具有不平坦表面的硬质部位进行电阻抗扫描检测时的示意图，此时采用软质基座的多单元阵列式电极进行检测。检测时可以通过软质基座的形变以达到电极阵列面和硬质物体的表面良好接触的目的。图5B为将多单元阵列式电极的电极面向上弯曲检测凹面硬质物体的示意图，图5C为将多单元阵列式电极的电极面向下弯曲检测凸面硬质物体的示意图。(作为一个应用实例，对腋下组织进行检测时，参照图5B的电极安置示意图。在对乳腺组织进行检测时，参照图5A所示的电极安置图。)

本发明提出的用于电阻抗扫描检测的多单元阵列式检测电极，其主要特征的另一个方面是此多单元阵列式检测电极具有拆卸方便的电极接触界面，该界面可以提供电极和被测物体间良好的接触界面，保持稳定均匀的接触阻抗。在使用电阻抗扫描技术对人体某些部位进行检测时(如检测人体乳房的电阻抗特性，腋下淋巴结的电阻抗特性)，为了减小电极和接触面之间的接触阻抗，常常通过在电极阵列表面和被测体表面间涂抹一定量的导电膏或藕合剂以达到此目的。但常常因导电膏涂抹不均匀，涂抹产生的微小气泡或者在检测过程中导电膏的挥发造成检测结果的不稳定。

图6是本发明一个实施例的示意图，该多单元阵列式检测电极用于人体组织的电阻抗特性检测，图中包括多单元阵列式检测电极，以及电极接触界面A，并显示了电极接触面A和电极阵列面接触情况的局部放大图。如图所示的电极接触面在设计中具有如下的特征：

(1)接触界面的存在不影响正常的测量结果。即要求在电极单元和人体被测部位表面间要有好的导电性，同时单元电极之间的串扰要降低到最小；

(2)接触面应该稳定均匀，能保证电极单元和皮肤良好接触；

(3)从医学的角度考虑应该安全、卫生。

该实施例中描述的用于人体组织的电阻抗特性检测的多单元阵列式电极的制作方法如下：

(1)材料的选择

本实施例中的电极材料选择具有亲水性材料，镀金或者镀Ag-AgCl电极；

本实施例中的电极接触界面由脱脂棉质的精纺网状层浸润一定电导率的导电液制成。精纺网状层的制作规格为厚度0.2mm，密度为经纬50*46支。脱脂棉质的材料具有良好的吸水性和保湿性，同时具有一定的韧性和弹性，而且价格低廉容易制造。设计接触面厚度为0.2mm，网格的密度为经纬50*46支，既可以保证电极接触面具有一定的机械强度，又可以保证在浸润导电液后电流可以穿透接触界面。

(2)材料电特性要求

电极接触面的使用要保证其存在不影响正常的测量结果，或者对正常测量结果影响小。所以本实施例中描述的电极接触面应具有一定的导电性，其电导率应该接近于被测区域体表的电导率。如对人体组织测量时，该接触面的电导率应该接近人体皮肤的电导率，此时这种接触面可以看作是人体组织的一个延伸物，这样此接触面对测量电场不会产生影响或产生很小的影响，而且也不会使电极之间产生串扰。因设计中接触面厚度为0.2mm，所以可近似看作是一层较薄的人体皮肤。当然可以选择其它厚度的电极材料。

(3)电极接触面浸润液的特性

电极接触面必须在使用过程中保持其电导率特性和被测物体体表电导率相近，为此本实施例中电极接触面的浸润液首先具有和被测物体体表相近的电导率，可以通过调节离子浓度实现，如通过在浸润液中添加一定量的氯化钠(NaCl)以实现电导率的调节。同时为了能使电极接触界面在检测过程中其湿度不会改变，为此需要在浸润液中加入一定量的保湿试剂，如添加少量的甘油就可以达到保湿的效果。

(4)安全卫生的要求

在用于人体组织的电阻抗特性扫描检测中，将多单元阵列式电极通过放置在人体体表，从而检测其下区域内的电阻抗分布特性。如果在多个人之间使用需要考虑电极接触界面的安全卫生要求，为此本实施例描述的电极接触界面具有更换方便的特点，每个被测者可以使用一个接触界面。

(5)电极接触界面紧固装置的设计

为了使电极接触界面和电极阵列表面良好接触，同时又方便电极接触界面的更换，电极接触界面的紧固装置是必要的。图7所示的是用于本实施例中的11*11电极阵列扫描电极的电极接触面。如图所示，包括中心区域的脱脂棉质的精纺网状层71，以及四个边上用于固定的粘性带72和弹性圈73。使用时将电极接触面和电极阵列的表面紧贴，然后通过四个边上的粘性带和弹性圈与电极阵列的基座实现紧固的效果。

Claims (10)

1.一种用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，其特征在于，由软质基座套、硬质基座和电极阵列单元组成，电极阵列单元镶嵌于软质基座套的外表面，电极阵列单元的表面镀金或镀银/氯化银，在电极阵列单元外部，还有一层亲水性材料制成的电极接触面。

2.如权利要求1所述的用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，其特征在于，所述的电极阵列为正方形、长方形、或圆形。

3.如权利要求1所述的用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，其特征在于，所述的软质基座套由薄层柔性材料制成，且具有弹性，能够在一定范围内形变。

4.如权利要求1所述的用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，其特征在于，所述的正方形电极阵列单元为4*4，11*11，14*14。

5.如权利要求1所述的用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，其特征在于，所述硬质基座由硬度较强的材料构成，其平面形状和软质电极基座套的平面形状吻合。

6.如权利要求1所述的用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，其特征在于，当对硬质区域表面进行检测时，将硬质基座抽离软质基座套。

7.如权利要求1所述的用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，其特征在于，所述的电极接触面的电阻抗值可调，且电阻抗值设置接近于目标体表面的阻抗值。

8.如权利要求1所述的用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，其特征在于，所述的电极接触面与电极阵列单元的形状相符，电极接触面与电极阵列单元通过弹性带和箍紧固在一起。

9.如权利要求1所述的用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，其特征在于，所述的电极接触面的含水量为70％～80％之间，而且具有保湿性能，电极接触面使用氯化钠溶液浸泡，以调节其电导率。

10.如权利要求1所述的用于电阻抗扫描成像系统的多单元阵列式检测电极，其特征在于，所述的电极接触面由脱脂棉精纺布制成网状层，其中，脱脂棉精纺布的支数为30～40支之间，经密度和纬密度分别在40～60之间，厚度在0.2mm～0.4mm。

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