CN105266807A - 阵列式生物组织阻抗测量探头及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种阵列式生物组织阻抗测量探头及其测量方法。该探头包括基板和嵌于所述基板上的电极阵列，所述电极阵列形成以四个微型电极为单元进行生物阻抗测量的多个检测区域，所述多个检测区域包括以靠近中心处的四个微型电极进行生物阻抗测量所覆盖待测生物组织而形成的最小检测区域，每个检测区域以最小检测区域为中心互相重叠。因此，本发明实现对待测生物组织不同深度和面积的全方位无死角检测，从而有效避免漏检或错检；同时也有利于辅助待测生物组织定位所测阻抗特征参数中某一组织的位置。

Description

阵列式生物组织阻抗测量探头及其测量方法

技术领域

本发明属于生物阻抗测量领域，尤其是涉及一种阵列式生物组织阻抗测量探头及其测量方法。

背景技术

目前，在医院临床组织活检过程中，通常采用冰冻活检或者石蜡活检进行，二者的检测结果对检验人员的个体识别能力有很大要求，因此具备很大的主观性。科学研究表明：不同的组织具备不同的阻抗频谱特征，因此通过测量目标的生物阻抗频谱特性能够准确识别组织类型，但是在实际操作过程中，需要检测的组织形态各异，尤其是异常病变部分大小各异，且可能存在于被测组织的任何部位，导致测量结果无法有效全面反映组织特征，如果要准确地测量到病变组织的阻抗特征，就需要阻抗检测电极的覆盖面足够小，然而当阻抗检测电极覆盖面足够小之后就需要对被测组织重复进行多次检测，并且容易造成漏检，导致检测效率低，从而降低了测量有效性。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种测量效率高、漏检率低以及提高测量有效性的阵列式生物组织阻抗测量探头及其测量方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种阵列式生物组织阻抗测量探头，包括基板和嵌于所述基板上的电极阵列，所述电极阵列形成以四个微型电极为单元进行生物阻抗测量的多个检测区域，所述多个检测区域包括以靠近中心处的四个微型电极进行生物阻抗测量所覆盖待测生物组织而形成的最小检测区域，每个检测区域以最小检测区域为中心互相重叠。

优选的，所述电极阵列是由呈中心对称分布的多个微型电极排列而成。

优选的，所述每个检测区域的四个微型电极为分别位于方形的四个角上。

优选的，所述电极阵列由多个以最小检测区域的四个微型电极的对角线两端延伸分布的电极排列而成。

进一步的，所述每个检测区域的四个微型电极有任意相邻两微型电极为激励电极对，另外任意相邻两微型电极为采集电极对。

优选的，还包括激励单元、切换单元以及采集信号单元，其中所述探头通过切换单元分别与所述激励单元和所述采集信号单元连接。

为了实现上述目的，本发明所采用的又一技术方案如下：

一种使用上述技术方案中所述测量探头的阵列式生物阻抗测量方法，所述测量探头与待测生物组织的接触面通过切换单元切换控制电极阵列形成由四个微型电极检测而成的多个检测区域，其中该测量方法的具体步骤如下：

S1、将测量探头与待测生物组织接触；

S2、根据覆盖待测组织面积的大小依次由大到小逐个切换控制的每个检测区域的信号激励和信号采集，至最小检测区域后停止切换，并得出相对应检测区域的第一阻抗频谱特征参数集X(i)，其中i＝1、2、3…n；

S3、将所检测的第一阻抗频谱特征参数集X(i)与临床生物组织阻抗数据库相关组织阻抗特征进行对照；

S4、根据对照结果是否有符合某一组织阻抗特征所对应的检测区域与另一检测区域有交集来验证待测生物组织阻抗频谱特征参数的准确性。

本发明采用上述所述电极阵列排布以及切换控制电极信号激励和信号采集，通过改变检测待测生物组织的实际检测覆盖面，实现对待测生物组织不同深度和面积的全方位无死角检测，从而有效避免漏检或错检；同时也有利于辅助待测生物组织定位所测阻抗特征参数中某一组织的位置；又通过切换对待测生物组织不同尺度的检测区域检测，对照所测阻抗频谱特征参数是否符合生物组织阻抗频谱数据库相关组织特征，相比现有技术提高检测效率、降低漏检率，同时还对某一组织进行较精确的定位。本发明尤其适合较小的待测生物组织样本检测。尤其适合较小的待测生物组织进行阵列式的微观和宏观分析。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明实施例一所述测量探头的电极阵列分布示意图；

图2是本发明实施例一所述测量探头的结构示意图；

图3是本发明实施例一所述检测区域四个微型电极工作示意图；

图4是本发明实施例二所述测量探头的电极阵列分布示意图；

图5是本发明实施例三所述测量方法的基本流程示意图；

图6是本发明假定待测生物组织内的组织P1分布示意图一；

图7是本发明假定待测生物组织内的组织P1分布示意图二。

附图标记：

10-测量探头，11-基板，12-电极阵列，121-微型电极，13-激励单元，14-切换单元，15-采集信号单元；20-生物组织；P1-组织；

E1、E1′、E2、E2′、E3、E3′、E4、E4′、E5、E5′、E6、E6′、E7、E7′、E8、E8′、E9、E9′、E10、E10′、E11、E11′、E12、E12′-微型电极。

具体实施方式

现有人们通常采用固定电极头尺寸的四电极阻抗或双电极阻抗测量方案。而该现有技术方案存在电极尺寸和排布方式固定，且仅对特定尺寸和深度内的检测目标敏感，分辨率有限；而且还需要在待测生物组织上选点并多次测量，导致对于待测生物组织的测量效率低，且容易漏检或误测。为此，本发明提出一种阵列式生物组织阻抗测量探头及其测量方法。以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提出一种阵列式生物组织阻抗测量探头10，包括基板11和嵌于所述基板11上的电极阵列12，所述电极阵列形成12以四个微型电极E₁、E₂、E₃、E₄(E₅、E₆、E₇、E₈或E₉、E₁₀、E₁₁、E₁₂)为单元进行生物阻抗测量的多个检测区域E₁E₂E₃E₄、E₅E₆E₇E₈、E₉E₁₀E₁₁E₁₂，所述多个检测区域包括以靠近中心处的四个微型电极E₁、E₂、E₃、E₄进行生物阻抗测量所覆盖待测生物组织而形成的最小检测区域，每个检测区域E₁E₂E₃E₄、E₅E₆E₇E₈、E₉E₁₀E₁₁E₁₂以最小检测区域E₁E₂E₃E₄为中心互相重叠。其中所述电极阵列12是由呈中心对称分布的多个微型电极E₁、E₂、……E_n排列而成。

在本发明实施例中，所述每个检测区域E₁E₂E₃E₄、E₅E₆E₇E₈、E₉E₁₀E₁₁E₁₂的四个微型电极E₁、E₂、E₃、E₄(E₅、E₆、E₇、E₈或E₉、E₁₀、E₁₁、E₁₂)为分别位于方形的四个角上。所述相邻电极间间距小于P或大于等于2P，其中P为2mm。

如图2所示，本发明实施例所述测量探头还包括激励单元13、切换单元14以及采集信号单元15，其中所述探头10通过切换单元14分别与所述激励单元13和所述采集信号单元15连接。

如图3所示，在本发明实施例中所述每个检测区域的四个微型电极有任意相邻两微型电极为激励电极对，另外任意相邻两微型电极为采集电极对，其中所述激励电极对施加激励正负信号，所述采集电极对负责采集被激励目标(待测生物组织)上的电压信号或电流信号；通过切换单元14切换控制使采集电极对覆盖每组相邻电极并分别通过信号采集进行生物阻抗测量，从而达到对待测生物组织全方位的生物阻抗测量。本发明实施例所述切换单元14为多选一开关或由多个多选一开关构成的开关阵列。

实施例二

如图4所示，本发明实施例提出一种阵列式生物组织阻抗测量探头10，包括基板11和嵌于所述基板11上的电极阵列12，所述电极阵列形成12以四个微型电极E₁′、E₂′、E₃′、E₄′(E₅′、E₆′、E₇′、E₈′或E₉′、E₁₀′、E₁₁′、E₁₂′)为单元进行生物阻抗测量的多个检测区域E₁′E₂′E₃′E₄′、E₅′E₆′E₇′E₈′、E₉′E₁₀′E₁₁′E₁₂′，所述多个检测区域包括以靠近中心处的四个微型电极E₁′、E₂′、E₃′、E₄′进行生物阻抗测量所覆盖待测生物组织而形成的最小检测区域E₁′E₂′E₃′E₄′，每个检测区域E₁′E₂′E₃′E₄′、E₅′E₆′E₇′E₈′、E₉′E₁₀′E₁₁′E₁₂′以最小检测区域E₁′E₂′E₃′E₄′为中心互相重叠。其中所述电极阵列12是由呈中心对称分布的多个微型电极E₁、E₂、……E_n排列而成。

在本发明实施例中，所述每个检测区域E₁′E₂′E₃′E₄′、E₅′E₆′E₇′E₈′、E₉′E₁₀′E₁₁′E₁₂′的四个微型电极E₁′、E₂′、E₃′、E₄′(E₅′、E₆′、E₇′、E₈′或E₉′、E₁₀′、E₁₁′、E₁₂′)为分别位于方形的四个角上。所述电极阵列12由多个以最小检测区域的四个微型电极的对角线E₁′E₃′或E₂′E₄′两端延伸分布的电极E₁′、E₂′、……E_n′排列而成。

如如图2所示，本发明实施例所述测量探头还包括激励单元13、切换单元14以及采集信号单元15，其中所述探头10通过切换单元14分别与所述激励单元13和所述采集信号单元15连接。本发明实施例所述切换单元14为多选一开关或由多个多选一开关构成的开关阵列。在本发明实施例中所述每个检测区域的四个微型电极的激励和采集方式均与图3所示工作模式相同，在此不再赘述。

本发明所述实施例一和实施例二，采用上述所述电极阵列排布以及切换控制电极信号激励和信号采集，通过改变检测待测生物组织的实际检测覆盖面，实现对待测生物组织不同深度和面积的全方位无死角检测，从而有效避免漏检或错检；同时也有利于辅助待测生物组织定位所测阻抗特征参数中某一组织的位置。尤其适合较小的待测生物组织进行阵列式的微观和宏观分析。

实施例三

如图5所示，为了提高测量的效率、降低漏检率以及提高测量有效性，本发明实施例提出了一种使用上述技术方案中所述测量探头的阵列式生物阻抗测量方法，所述测量探头与待测生物组织的接触面通过切换单元切换控制电极阵列形成由四个微型电极检测而成的多个检测区域，其中该测量方法的具体步骤如下：

S1、将测量探头与待测生物组织接触；

S2、根据覆盖待测组织面积的大小依次由大到小逐个切换控制的每个检测区域的信号激励和信号采集，至最小检测区域后停止切换，并得出相对应检测区域的第一阻抗频谱特征参数集X(i)，其中i＝1、2、3…n，其中所述最小检测区域E₁E₂E₃E₄为靠近中心处的四个电极E₁、E₂、E₃、E₄构成的电极组检测所覆盖的区域；

S3、将所检测的第一阻抗频谱特征参数集X(i)与临床生物组织阻抗数据库相关组织阻抗特征进行对照，其中所述临床生物组织阻抗数据库为根据临床实验获取异常组织的阻抗频谱特征参数而建立数据库；

S4、根据对照结果是否有符合某一组织阻抗特征所对应的检测区域与另一检测区域有交集来验证待测生物组织阻抗频谱特征参数的准确性。

如图6所示，本发明实施例所述测量方法具体为先将本发明实施例一中所述的测量探头10与待测生物组织接触；其中覆盖待测组织检测区域为E₁E₂E₃E₄、E₅E₆E₇E₈和E₉E₁₀E₁₁E₁₂且每个检测区域的面积关系为 通过切换单元根据检测区域面积依次由大到小逐个切换控制的每个检测区域第一阻抗频谱特征参数X(1)、X(2)和X(3)，至最小检测区域E₁E₂E₃E₄后停止切换，其中X(1)为检测区域E₁E₂E₃E₄的第一阻抗频谱特征参数，X(2)为检测区域E₅E₆E₇E₈的第一阻抗频谱特征参数，X(3)为检测区域E₉E₁₀E₁₁E₁₂的第一阻抗频谱特征参数，所以检测所得第一阻抗频谱特征参数集X(i)∈{X(1)，X(2)，X(3)}；将所检测的第一阻抗频谱特征参数X(1)、X(2)和X(3)分别与临床生物组织阻抗数据库进行对照。根据对照结果判断是否有符合某一组织阻抗特征所对应的检测区域与另一检测区域有交集来验证待测生物组织阻抗频谱特征参数的准确性。

继续图6所示，根据比对分析结果确定待测生物组织内所对应的检测区域E₁E₂E₃E₄和E₅E₆E₇E₈的X(1)和X(2)存符合组织P1阻抗特征。根据比对分析结果确定覆盖待测生物组织存在组织P1的检测区域为E₁E₂E₃E₄和E₅E₆E₇E₈，经统计所述检测区域中具有重合交集的检测区域有两个，故验证所测待测生物组织阻抗频谱特征参数是准确性。

同时根据每个检测区域所检测的阻抗频谱特征参数符合某一组织阻抗特征来定位该组织的在待测生物组织内的位置，比如由于检测区域E₉E₁₀E₁₁E₁₂所覆盖的待测生物组织区域相对组织P1所被覆盖的区域很小，可能检测不到符合组织P1的阻抗特征，而检测区域E₁E₂E₃E₄和E₅E₆E₇E₈符合组织P1的阻抗特征，则定位该组织P1存在于检测区域E₁E₂E₃E₄或E₅E₆E₇E₈内。

如图7所示，本发明实施例所述测量方法具体为先将本发明实施例二中所述的测量探头10与待测生物组织接触；其中覆盖待测组织检测区域为E₁′E₂′E₃′E₄′、E₅′E₆′、E₇′E₈′和E₉′E₁₀′E₁₁′E₁₂′且每个检测区域的面积关系为通过切换单元根据检测区域面积依次由大到小逐个切换控制的每个检测区域第一阻抗频谱特征参数X(1)、X(2)和X(3)，至最小检测区域E₁′E₂′E₃′E₄′后停止切换，其中X(1)为检测区域E₁′E₂′E₃′E₄′的第一阻抗频谱特征参数，X(2)为检测区域E₅′E₆′、E₇′E₈′的第一阻抗频谱特征参数，X(3)为检测区域E₉′E₁₀′E₁₁′E₁₂′的第一阻抗频谱特征参数，所以检测所得第一阻抗频谱特征参数集X(i)∈{X(1)，X(2)，X(3)}；将所检测的第一阻抗频谱特征参数X(1)、X(2)和X(3)分别与临床生物组织阻抗数据库进行比对对照。根据对照结果判断是否有符合某一组织阻抗特征所对应的检测区域与另一检测区域有交集来验证待测生物组织阻抗频谱特征参数的准确性。

继续图7所示，根据比对分析结果确定待测生物组织内X(1)、X(2)和X(3)所对应的检测区域E₁′E₂′E₃′E₄′和E₅′E₆′E₇′E₈″存在组织P1阻抗特征。根据比对分析结果确定覆盖待测生物组织符合组织P1阻抗特征所对应的检测区域为E₁′E₂′E₃′E₄′和E₅′E₆′E₇′E₈′，经统计所述检测区域中具有重合交集的检测区域有两个，故验证所测待测生物组织阻抗频谱特征参数是准确性。

同时根据每个检测区域所检测的阻抗频谱特征参数符合某一组织阻抗特征来定位该组织的在待测生物组织内的位置，比如由于检测区域E₉′E₁₀′E₁₁′E₁₂′所覆盖的待测生物组织区域相对组织P1所被覆盖的区域很小，可能检测不到符合组织P1的阻抗特征，而检测区域E₁′E₂′E₃′E₄′和E₅′E₆′E₇′E₈′符合组织P1的阻抗特征，则定位该组织P1存在于检测区域E₁′E₂′E₃′E₄′或E₅′E₆′E₇′E₈′内。

本发明实施例三和实施例四所述的阵列式生物阻抗组织测量方法根据采用多组微型生物阻抗检测电极组成检测阵列以及结合统计分析处理方式，高效获得整个待测生物组织的各个检测区域的微观阻抗谱特征，并通过与临床生物组织阻抗数据库进行比对分析，以及统计验证后，确认待生物组织内是否异常组织。同时本发明还可以通过分析检测区域间的阻抗频谱特征，精确定位异常组织的位置。其中本发明实施例三相比较本发明实施例四在同一阵列式电极接触面能分布排列同种类型的电极，节省了电极排布所占用的空间。

上述内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种阵列式生物组织阻抗测量探头，包括基板和嵌于所述基板上的电极阵列，所述电极阵列是由多个电极均匀分布而成并形成以四个微型电极为单元进行生物阻抗测量的多个检测区域，所述多个检测区域包括以靠近中心处的四个微型电极进行生物阻抗测量所覆盖待测生物组织而形成的最小检测区域，每个检测区域以最小检测区域为中心互相重叠。

2.根据权利要求1所述的阵列式生物组织阻抗测量探头，其特征在于，所述电极阵列是由呈中心对称分布的多个微型电极排列而成。

3.根据权利要求1所述的阵列式生物组织阻抗测量探头，其特征在于，所述每个检测区域的四个微型电极为分别位于方形的四个角上。

4.根据权利要求1所述的阵列式生物组织阻抗测量探头，其特征在于，所述电极阵列由多个以最小检测区域的四个微型电极的对角线两端延伸分布的电极排列而成。

5.根据权利要求1所述的阵列式生物组织阻抗测量探头，其特征在于，所述每个检测区域的四个微型电极有任意相邻两微型电极为激励电极对，另外任意相邻两微型电极为采集电极对。

6.根据权利要求1所述的阵列式生物组织阻抗测量探头，其特征在于，还包括激励单元、切换单元以及采集信号单元，其中所述探头通过切换单元分别与所述激励单元和所述采集信号单元连接。

7.根据权利要求1所述的阵列式生物组织阻抗测量探头，其特征在于，所述切换单元为多选一开关或由多个多选一开关构成的开关阵列。

8.一种使用权利要求1至7任意一项中所述测量探头的阵列式生物阻抗测量方法，所述测量探头与待测生物组织的接触面通过切换开关单元切换控制电极阵列形成由四个微型电极检测而成的多个检测区域，其中该测量方法的具体步骤如下：

S1、将测量探头与待测生物组织接触；

S2、根据覆盖待测组织面积的大小依次由大到小逐个切换控制的每个检测区域的信号激励和信号采集，至最小检测区域后停止切换，并得出相对应检测区域的第一阻抗频谱特征参数集X(i)，其中i＝1、2、3…n；

S3、将所检测的第一阻抗频谱特征参数集X(i)与临床生物组织阻抗数据库相关组织阻抗特征进行对照；

S4、根据对照结果是否有符合某一组织阻抗特征所对应的检测区域与另一检测区域有交集来验证待测生物组织阻抗频谱特征参数的准确性。