CN106456041A - 人体内阻抗测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量人体内阻抗的装置，具体而言，根据本发明的人体内阻抗测量装置包括：基底板，形成为螺旋形；多个电极，沿着所述螺旋形的基底板而排列；以及多个第一电源线以及第二电源线，分别连接到所述多个电极。根据本发明，通过利用螺旋形基底板，具有能够容易地随着人体的曲线而应用的效果。

Description

人体内阻抗测量装置

技术领域

本发明涉及一种用于测量人体内阻抗的装置，具体而言，涉及一种用于更为容易地应用到人体而测量人体内阻抗数据的装置以及利用该数据而进行三维图像化的装置。

背景技术

近期，电阻抗成像(Electrical Impedance Tomography，以下称之为EIT)得到了关注，EIT在实现系统时，其硬件成本较低，而且具有对于测量对象物体的非破坏(nondestructive)特性。相比于X-ray以及MRI断层拍摄法，EIT的恢复图像的空间分辨率(spatial resolution)较低，但是其瞬间分辨率(temporal resolution)高，并且能够保证对人体的安全性，因此用于医疗工程领域中的辅助设备。

EIT是使10至100KHz的数毫伏(millivolt)安培的电流流向人体之后测量人体组织的电阻的方法，其为了判断人体剖面的电特性，使多个电极接触到人体部位之后依次通电并测量电阻，之后将对应的电阻图像化。

然而，EIT为了使电流流向人体，需要直接地将电极接触到人体，因此存在着需要考虑到应用EIT的人体的部分的形状而制造基板的问题。

发明内容

技术问题

本发明提供一种可容易地应用到人体的曲线部分的用于测量人体内阻抗的装置。

此外，本发明提供一种具有能够以正交的方式容易地排列电极的结构的人体内阻抗测量装置。

此外，本发明提供一种如下的人体内阻抗测量装置：通过少量的传感器而有效地感测根据人体的曲线的应力，从而能够获取与人体的立体形状相关的数据。

技术手段

根据本发明的人体内阻抗测量装置包括：基底板，形成为螺旋形；多个电极，沿着所述螺旋形的基底板而排列；以及多个第一电源线以及第二电源线，分别连接到所述多个电极。

此外，在沿着所述螺旋形基底板而排列的电极之间中的至少一部分可以配备有用于感测所述螺旋形基底板的弯曲程度的应力传感器。

此外，还可以包括：形状计算部，根据从所述应力传感器传递的针对按基底板的各个部位的弯曲程度的数据，计算出应用所述基底板的人体的三维形状。

此外，所述多个电极可以从所述基底板的中心沿着径向排列。

此外，所述基底板可以包括：多个环形带基底，以具有逐渐增大的半径的方式形成而彼此相隔预定间距，并且形成有局部沿着径向被切开的形状的间隙部；并可以包括：基桥，用于将所述多个环形带基底中的某一个的端部和与此相邻的外廓的环形带基底的端部连接。

此外，所述间隙部的平均间距可以为5mm至20mm。

此外，所述间隙部的间距可以形成为对应于所述电极之间的距离。

此外，在所述基桥上可以配备有用于感测所述基桥的弯曲程度的应力传感器。

此外，所述电极之间的距离可以为5mm至20mm。

此外，所述第一电源线和所述第二电源线分别可以是输入电极和输出电极。

另一方面，根据本发明的人体内阻抗测量装置包括：柔性基底板；多个电极，在所述柔性基底板上沿着第一方向以及与所述第一方向正交的第二方向排列；多个应力传感器，排列在所述柔性基底板上，以感测所述柔性基底板的弯曲程度；以及多个第一电源线及第二电源线，分别连接到所述多个电极。

此外，在所述柔性基底板可以形成有分别从中心部沿着径向延伸的枝叶部，而且所述电极及应力传感器被排列在所述枝叶部上。

此外，所述柔性基底板可以形成为螺旋形，而且所述电极以及所述应力传感器沿着所述螺旋形的柔性基底板而排列。

此外，所述基底板可以包括：多个环形带基底，以具有逐渐增大的半径的方式形成而彼此相隔预定间距，并且形成有局部沿着径向而被切开的形状的间隙部；并可以包括：基桥，用于将所述多个环形带基底中的某一个的端部和与此相邻的外廓的环形带基底的端部连接。

此外，所述应力传感器可以配备于所述基桥上，以感测所述基桥的弯曲程度。

此外，还可以包括：形状计算部，根据从所述应力传感器传递的针对按基底板的各个部位的弯曲程度的数据，计算出应用所述基底板的人体的三维形状。

此外，所述多个电极可以从所述基底板的中心沿着径向排列。

此外，所述电极之间的距离可以为5mm至20mm。

此外，所述第一电源线和所述第二电源线分别可以是输入电极和输出电极。

技术效果

根据本发明，通过利用螺旋形基底板，具有能够容易地根据人体的曲线而被采用的效果。

此外，根据本发明，通过导入基底形成为多个环形带的形状、且这些环形带基底借助基桥而连接的结构，能够容易地以电极的布线正交的方式进行排列。

此外，根据本发明，可以感测根据人体的曲线而施加到基底板的应力，从而能够识别作为测量对象的人体的立体形状。

此外，根据本发明，通过在应力集中的基桥集中布置应力传感器，既能够使用较少的传感器，也能够有效地感测根据人体的曲线的应力，从而可以获取与人体的立体形状相关的数据。

附图说明

图1是示出根据一实施例的配备应力传感器的人体内阻抗测量装置的形状的平面图。

图2是示出根据一实施例的配备于人体内阻抗测量装置的电极形状的剖面图。

图3是示出根据一实施例的配备于人体内阻抗测量装置的电极的操作形态的剖面图。

图4至图7是示出利用通过电阻抗断层拍摄法而测量的阻抗值来使人体内部的阻抗图像化的过程的示意图。

图8是示出根据本发明的一实施例的螺旋形人体内阻抗测量装置的立体图。

图9是示出根据一实施例的螺旋形人体内阻抗测量装置的底面立体图。

图10以及图11是示出将根据一实施例的螺旋形人体内阻抗测量装置应用到人体的形态的示意图。

图12是示出根据另一实施例的螺旋形人体内阻抗测量装置的平面图。

优选实施方式

根据本发明的人体内阻抗测量装置包含：基底板，形成为螺旋形；多个电极，沿着所述螺旋形基底板而排列；以及多个第一电源线以及第二电源线，分别连接到所述多个电极。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。在没有特别的定义或提及的情况下，本发明中使用的表示方向的术语将图示于附图中的状态作为基准。此外，每个实施例中的相同的附图标号表示相同的部件。另外，附图中表示的各个构成要素的厚度或尺寸可能为了方便描述而被夸大，其并非意味着需要实际上配置为相应的尺寸或者构成之间的比率。

参照图1至图4对添加应力传感器的人体内阻抗测量装置进行说明。图1是示出根据一实施例的配备应力传感器的人体内阻抗测量装置的形状的平面图；图2是示出根据一实施例的配备于人体内阻抗测量装置的电极形状的剖面图；图3是示出根据一实施例的配备于人体内阻抗测量装置的电极的操作形态的剖面图。

根据本实施例的人体内阻抗测量装置10a是在现有的基板上添加应力传感器的情形。

具体而言，基底板130a配备从中心部c沿着径向延伸而形成的枝叶部B1。本实施例中的枝叶部B1一共配备有12个。在各个枝叶部B1的底面分别排列有电极120，在上表面排列有应力传感器110。基底板130a由柔性基板等可容易弯曲的材质形成。

应力传感器110沿着枝叶部B1而排列，在枝叶部B1被弯曲的情况下，各个枝叶部B1将会与所接触的人体部位的曲线形状对应地被弯曲。此时，应力传感器110可以感测根据弯曲的应力的强度以及方向。因此，若综合沿着各个枝叶部B1而排列的应力传感器110的感测信号，则可以计算出应用人体内阻抗测量装置10a的人体的立体形状。

各个电源分别与输入电极和输出电极连接。此外，各个电极120优选以分别沿着圆周方向以及径向正交的方式排列。此外，为了根据阻抗计算的最终计算结果物的分辨率，电极之间的距离优选在5mm至20mm的范围内确定。

包含在人体内阻抗测量装置的电极可以利用现有的电极。如图2以及图3所示，电极120包含壳体部件121、引导杆(guide rod)123、中空电极部件127以及弹性部件125。

引导杆123向壳体部件121的开放的一面延伸而形成，而且中空电极部件127可以在其内侧插入有上述的引导杆123的状态下进行往复运动。此时，中空电极部件127受到弹性部件125施加的朝向外侧的预定的弹性力。

中空电极部件127由导电性物质或者镀覆有导电性物质的电极形成。这种导电性物质优选由对人体无害的物质构成，例如，可以利用金(Gold)电极或者镀金(Gold)电极。

包含引导杆125的壳体部件121由导电性物质或者镀覆有导电性物质的电极构成。这种导电性物质只要是导电性优良的物质则无需特别限定。只不过，如同中空电极部件127，可以利用金(Gold)电极或者镀金电极，或者可以由铜线、铁线等形成。壳体部件121的开放的末端外周面以向内侧具有卡定台129的方式形成，从而防止中空电极部件127向外部脱离。

弹性部件125也可以由导电性物质构成，例如，可以由金属材质的弹簧构成。

参照图4至图7，对利用通过电阻抗断层拍摄法(EIT)而测量的阻抗值来将人体内部的阻抗图像化的过程进行说明。图4至图7是用于对利用通过电阻抗断层拍摄法而测量的阻抗值来将人体内部的阻抗图像化的过程进行说明的示意图。

EIT是一种可示出人体剖面的电特性的技术，该技术中，将多个电极贴附在人体部位，并使电流依次向人体流入而测量电阻，从而测量电阻并将人体内部的电阻图像化。为此，假设有如下的情形：以2*2的形态将输入电极(input electrode)S、s和输出电极(receiving electrode)R、r贴附在人体组织，之后使电流流入而测量电阻。

此时，如图4所示，布置水平输入电极S1、S2和水平输出电极R1、R2以及垂直输入电极s1、s2和垂直输出电极r1、r2。接着，如图5所示，通过使电流从水平输入电极S1、S2流向水平输出电极R1、R2而测量水平方向的阻抗。接着，如图6所示，通过使电流从垂直输入电极s1、s2流向垂直输出电极r1、r2而测量垂直方向的阻抗。

若利用测量的阻抗值而执行逆非线性数据处理，则可以进行针对该身体部位的阻抗值的分布的估算。

这种EIT装置形成为圆筒环形，从而可以以包围整个身体或者贴附于手腕或者脚腕等形式贴附于人体，之后使电流依次流过而测量电阻。例如，以水平方向和垂直方向测量的各个电阻对应于人体组织的总电阻和，从而可以检测出透过该剖面的组织的电阻值的分布。作为另一种方式，还可以在确认电阻值的分布之后，根据电流的强度而计算人体的电压分布，从而示出等电位线(equipotential line)的位置。

参照图8至图11对螺旋形人体内阻抗测量装置进行说明。图8是示出根据本发明的一实施例的螺旋形人体内阻抗测量装置的立体图；图9是示出根据一实施例的螺旋形人体内阻抗测量装置的底面立体图；图10以及图11是示出将根据一实施例的螺旋形人体内阻抗测量装置应用到人体的形态的示意图。

如图8所示，人体内阻抗测量装置10b配备形成为螺旋形的基底板130b。即，基底板130b形成为以螺旋形形状从其中心开始旋转并具有长度。

在基底板130b上布置有应力传感器110。此时，应力传感器110可以根据目的而以预定间距沿着基底板130b的长度方向形成，相反，可以将间距调节成以中央部为中心而沿着径向排列的方式。

参照图9进行说明，在基底板130b的底面排列有多个电极120。电极120可以与上述的应力传感器相同地以预定间距沿着基底板130b的长度方向而排列，而且还可以以将中央处作为中心而排列为辐射状的方式调节其间距。

此外，各个电极与上述的实施例相同地，分别连接有输入电源线以及输出电源线。

如图10所示，在将根据本实施例的人体内阻抗测量装置10b应用到具有突出的形状的人体H的一部位的情况下，由于螺旋形基底板130b的特性，人体内阻抗测量装置10b可能会与人体H的外部曲面对应地形成高低。

如图11所示，在人体内阻抗测量装置10b与人体H接触的情况下，基底板130b的外侧边缘部位将会呈现根据人体H的曲线以及重力而沿着人体H的曲面弯曲的特性，而此时的弯曲程度可通过排列于各个部位的应力传感器110而被感测到。

另外，在利用独立的外盖等对人体内阻抗测量装置10b施加外力的情况下，其弯曲程度将会根据上述的曲线而进一步增加，从而能够更为容易地实现通过应力传感器110的感测。

另外，还可以包含形状计算部(未示出)，用于接收从应力传感器传递的按基底板的各个部位的弯曲程度的数据并计算出应用基底板的人体的三维形状。难以仅利用借助电极120而测量的阻抗本身来估算应用本发明的人体的形状。因此，通过估算包含准确的人体曲线的立体形状，并将其利用到阻抗的计算，从而能够得到更为准确的结果。

参照图12对根据另一实施例的螺旋形人体内阻抗测量装置进行说明。图12是示出根据另一实施例的螺旋形人体内阻抗测量装置的平面图。

根据本实施例的基底板130c包含多个环形带基底B2和用于连接各个环形带基底B2之间的基桥Br。

环形带基底B2形成为分别具有不同的直径，而且各个环形带基底B2以保持预定间距的方式形成。此时，环形带基底B2形成有具有在预定位置处沿着径向切开的形状的间隙部G。此时，基桥Br将多个环形带基底B2中的某一个的端部和与此相邻的外廓的环形带基底B2的端部连接。

根据本实施例的基底板130c根据各自的环形带基底B2的形状而大部分形成为具有预定的半径，但是由于通过基桥Br而彼此连接，所以整体体现出螺旋形的连接结构。由于这种结构上的特征，根据本实施例的基底板130c具有如下的优点：能够根据人体的曲线而自由地改变其形状，并能够容易使将其电极以在圆周方向以及径向上正交的方式排列。

另外，在这种结构下，施加到基底板130c的应力主要集中于基桥Br。在本实施例中，为了感测这种应力，优选将应力传感器110配置在基桥Br上。

另外，还可以配备除此之外的额外的应力传感器。

另外，优选地，使间隙部G之间的平均间距与电极之间的距离对应而形成为5mm至20mm，以防止电极之间的间距在电极之间的间隙部G附近形成为大于其他部位。

以上，对根据本发明的优选实施例进行了说明，但是本发明的技术思想并不局限于上述的优选实施例，在不脱离具体化地记载于权利要求书中的本发明的技术思想的前提下，可以以多样的方式实现本发明。

Claims (19)

1.一种人体内阻抗测量装置，包括：

基底板，形成为螺旋形；

多个电极，沿着所述螺旋形的基底板而排列；以及

多个第一电源线及第二电源线，分别连接到所述多个电极。

2.如发权利要求1所述的人体内阻抗测量装置，其中，

在沿着所述螺旋形基底板而排列的电极之间中的至少一部分配备有用于感测所述螺旋形基底板的弯曲程度的应力传感器。

3.如权利要求2所述的人体内阻抗测量装置，还包括：

形状计算部，根据从所述应力传感器传递的基底板的不同部位的弯曲程度数据，计算出应用所述基底板的人体的三维形状。

4.如权利要求1所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述多个电极从所述基底板的中心沿着径向排列。

5.如权利要求1所述的人体内阻抗测量装置，其中，所述基底板包括：

多个环形带基底，以具有逐渐增大的半径的方式形成而彼此相隔预定间距，并且形成有具有局部被径向切开的形状的间隙部；

并包括：基桥，用于将所述多个环形带基底中的某一个的端部和与此相邻的外廓的环形带基底的端部连接。

6.如权利要求5所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述间隙部的平均间距为5mm至20mm。

7.如权利要求6所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述间隙部的间距形成为对应于所述电极之间的距离。

8.如权利要求5所述的人体内阻抗测量装置，其中，

在所述基桥上配备有用于感测所述基桥的弯曲程度的应力传感器。

9.如权利要求1所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述电极之间的距离为5mm至20mm。

10.如权利要求1所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述第一电源线和所述第二电源线分别是输入电极和输出电极。

11.一种人体内阻抗测量装置，包括：

柔性基底板；

多个电极，在所述柔性基底板上沿着第一方向以及与所述第一方向正交的第二方向排列；

多个应力传感器，排列在所述柔性基底板上，以感测所述柔性基底板的弯曲程度；以及

多个第一电源线及第二电源线，分别连接到所述多个电极。

12.如权利要求11所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述柔性基底板形成有分别从中心部沿着径向延伸的枝叶部；

所述电极及应力传感器被排列在所述枝叶部上。

13.如权利要求11所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述柔性基底板形成为螺旋形，

所述电极及所述应力传感器沿着所述螺旋形的柔性基底板而排列。

14.如权利要求13所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述基底板包括：

多个环形带基底，以半径逐渐增大的方式形成而彼此相隔预定间距，并且形成有局部向径向被切开的形状的间隙部；

并包括：基桥，用于将所述多个环形带基底中的某一个的端部和与此相邻的外廓的环形带基底的端部连接。

15.如权利要求14所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述应力传感器配备于所述基桥上，以感测所述基桥的弯曲程度。

16.如权利要求11所述的人体内阻抗测量装置，还包括：

形状计算部，根据从所述应力传感器传递的基底板的不同部位的弯曲程度数据，计算出应用所述基底板的人体的三维形状。

17.如权利要求13所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述多个电极从所述基底板的中心沿着径向排列。

18.如权利要求11所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述电极之间的距离为5mm至20mm。

19.如权利要求11所述的人体内阻抗测量装置，其中，

所述第一电源线和所述第二电源线分别是输入电极和输出电极。