CN103110408A - 一种脑水肿监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脑水肿监测装置，属于医疗器械领域；该监测装置包括微波信号发生器、发射天线、接收天线、检波器、数据采集器和数据分析器；微波信号发生器产生微波信号并通过发射天线对外发射，对外发射的微波信号通过大脑后被接收天线接收并被传送至检波器，检波器将接收到的微波信号转换成电信号并进行放大，数据采集器对放大后的电信号进行采集并将采集到的信号传送至数据分析器；该脑水肿监测装置结构简单，成本较低，便于大规模生产和使用；本监测装置能够对病人进行持续性监测，且具有无创伤、无需转移病人的优点。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械领域，涉及一种脑水肿监测装置。
背景技术
脑水肿是指大脑内水分增加、导致脑容积增大的病理现象，是脑组织对各种致病因素的反应。脑水肿可致颅内压增高，颅内压增高又可转而加重脑水肿，发展到一定程度时，就可使脑组织发生功能和结构上的损害，如不能及时诊断和处理，将对脑形成严重危害，甚至并发脑疝、中枢性呼吸循环衰竭和死亡。
目前临床上监测脑水肿的手段主要是头部CT和MRI扫描，但是，采用这两种方法价格昂贵，且不能实时连续监测，无法了解脑水肿的动态变化；此外，在诊断时也需要将病人转移到专门的设备间去，这样会耗费大量的时间，从而延误对病人的治疗。
因此，目前急需一种低成本、无创且连续性监测的脑水肿监测装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种脑水肿监测装置，该监测装置能够对病人头部的脑水肿情况进行连续监测，且具有无创伤、无需转移病人的特点。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种脑水肿监测装置，包括微波信号发生器、发射天线、接收天线、检波器、数据采集器和数据分析器；微波信号发生器产生微波信号并通过发射天线对外发射，对外发射的微波信号通过大脑后被接收天线接收并被传送至检波器，检波器将接收到的微波信号转换成电信号并进行放大，数据采集器对放大后的电信号进行采集并将采集到的信号传送至数据分析器。
进一步，微波信号发生器发出的微波信号采用重复频率为1HZ的脉冲信号。
进一步，微波信号发生器发出的微波信号的频率范围为1GHz-6GHz。
进一步，发射天线和接收天线为抛物面反射天线。
进一步，两个天线的直径大小略大于大脑组织部分，使微波能够覆盖整个大脑组织。
进一步，抛物面反射天线的外壳包括一层微波吸收材料。
进一步，在两个抛物面反射天线与头部接触部位分别设置有一个装有液体介质材料的袋子，所述液体介质材料的介电常数与大脑组织的介电常数相当。
进一步，所述液体介质材料采用液体硅橡胶与TiO2的混合液。
进一步，将发射天线和接收天线固定安装在一个头盔中。
进一步，微波信号发生器发送微波功率大小为20-100mW。其功率大小远远小于手机信号的功率强度（1-2W），能够减少微波对人体的伤害。
本发明的有益效果在于：本发明所述的脑水肿监测装置结构简单，成本较低，便于大规模生产和使用；本监测装置能够对病人进行持续性监测，且具有无创伤、无需转移病人的优点。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明监测装置的结构示意图；
图2为本发明的实物示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
目前在临床应用中，对脑水肿的监测和检查大多采用头部CT和MRI扫描，这种方式虽然具有比较高的可靠性，但由于设备复杂，监测检查过程也较为繁琐，且因为客观原因监测检查也不具有持续性。
本发明所述的脑水肿监测装置采用了一下原理：在人的大脑中，由于水分子比其他组织成分的微波介电特性值高很多，且作为极性分子的水在微波场作用下会极化，表现出对微波的特殊敏感性。当微波通过大脑组织时，颅内的脑脊液和大脑组织中含有的体液对微波的吸收将比其他组织成分明显地吸收更多的能量。因此，可以通过监测分析穿过大脑的微波变化情况来对大脑情况进行检查。本发明所述的脑水肿监测装置正是根据以上原理而设计，微波检测方法，既可以检测系统发射出去的能量的变化，也可以检测相应的微波参数，例如幅值、相位等所发生的变化值，由之再通过测量的数学模型得出颅内的脑脊液和大脑组织中含有的体液的含量。
图1为本发明监测装置的结构示意图，如图所示，该脑水肿监测装置包括一个微波信号发生器、一个发射天线、一个接收天线、一个检波器、一个数据采集器和一个数据分析器。
微波信号发生器用于产生微波信号并通过发射天线对外发射，对外发射的微波信号通过大脑后被接收天线接收并被传送至检波器，检波器用于将接收到的微波信号转换成电信号并进行放大，数据采集器对放大后的电信号进行采集并将采集到的信号传送至数据分析器，数据分析器将接收到的信号与微波信号发生器的原始信号进行对比分析，即微波信号发生器发出的原始信号为已知信号，其能量、幅值、相位等参数都为已知参数，而待检测分析的信号也就是穿过大脑的信号的各参数发生了一定变化，数据分析器将待检测的信号和原始信号进行对比分析，找出包括信号的能量、幅值、相位等参数的变化情况，并进行一定的计算分析，从而为脑内的病变情况提供依据。
具体来说，因为微波可以用三个参数来描述，即幅度、频率和相位。
由于微波通过大脑后，其幅度、传播速度以及相位都会发生变化，而且变化的数值决定于大脑组织的介电常数。因此脑脊液和脑部组织体液的含量可以归结为分析这三个基本参数的改变量，微波衰减量与相移量变化值的公式如下
根据数据采集器采集的信号，可以得到幅值的衰减量以及相位变化值，由上面（2）（3）公式可以计算出大脑组织的介电常数和介电损耗因子，因为大脑组织的介电常数和大脑中脑脊液和脑部组织体液的含量成正比，进而得出大脑中脑脊液和脑部组织体液的含量，为医生进行临床诊断提供依据。
在本实施例中，微波信号发生器发出的微波信号采用重复频率为1HZ的脉冲信号，这样能够最大限度的减少微波对大脑组织的辐射时间，从而降低微波对人体的影响。同时，微波信号发生器发出的微波信号的频率范围为1GHz-6GHz，以便微波信号能够很好的穿透大脑组织。
作为一种改进，发射天线和接收天线为抛物面反射天线，抛物面反射天线能够发射出一个平面波，并且天线的直径大小略大于大脑组织部分，使微波能够覆盖整个大脑组织，接收天线在大脑另一侧检测并接收穿透大脑组织后的微波信号。
作为本实施例的另一种改进，抛物面反射天线的外壳包括一层微波吸收材料，这样能够屏蔽外界的微波信号进入，减少外界微波信号对待测信号的干扰。
作为本实施例的又一种改进，在两个抛物面反射天线与头部接触部位分别设置有一个装有液体介质材料的袋子，所述液体介质材料的介电常数与大脑组织的介电常数相当，使袋子紧贴在头部两侧，这样可以减少由于空气和大脑组织的介电常数差距太大而造成的微波的反射，上述液体介质材料可以采用液体硅橡胶与TiO2的混合液。
作为本实施例的进一步改进，可以将发射天线和接收天线固定安装在一个头盔中，同时上述头盔用于定位人的大脑处于装置的中心，使发射天线和接收天线位于大脑的两侧，让微波信号穿透整个大脑组织，同时也方便病人在进行检查时采用多种姿势。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种脑水肿监测装置，其特征在于：包括微波信号发生器、发射天线、接收天线、检波器、数据采集器和数据分析器；微波信号发生器产生微波信号并通过发射天线对外发射，对外发射的微波信号通过大脑后被接收天线接收并被传送至检波器，检波器将接收到的微波信号转换成电信号并进行放大，数据采集器对放大后的电信号进行采集并将采集到的信号传送至数据分析器。
2.根据权利要求1所述的脑水肿监测装置，其特征在于：所述微波信号发生器发出的微波信号采用重复频率为1HZ的脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的脑水肿监测装置，其特征在于：所述微波信号发生器发出的微波信号的频率范围为1GHz-6GHz。
4.根据权利要求1所述的脑水肿监测装置，其特征在于：所述发射天线和接收天线为抛物面反射天线。
5.根据权利要求4所述的脑水肿监测装置，其特征在于：两个天线的直径大小略大于大脑组织部分，使微波能够覆盖整个大脑组织。
6.根据权利要求4或5所述的脑水肿监测装置，其特征在于：抛物面反射天线的外壳包括一层微波吸收材料。
7.根据权利要求4或5所述的脑水肿监测装置，其特征在于：在两个抛物面反射天线与头部接触部位分别设置有一个装有液体介质材料的袋子，所述液体介质材料的介电常数与大脑组织的介电常数相当。
8.根据权利要求7所述的脑水肿监测装置，其特征在于：所述液体介质材料采用液体硅橡胶与TiO2的混合液。
9.根据权利要求4或5所述的脑水肿监测装置，其特征在于：所述发射天线和接收天线固定安装在一个头盔中。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的脑水肿监测装置，其特征在于：微波信号发生器发送微波功率大小为20-100mW。
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