CN1803090A

CN1803090A - 用于生物阻抗检测的点阵电极

Info

Publication number: CN1803090A
Application number: CN 200510061787
Authority: CN
Inventors: 李江
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2025-12-02
Also published as: CN100396238C

Abstract

本发明公开了一种用于生物阻抗检测的点阵电极，它包括电极、金属氧化物半导体场效应管、引线。电极呈点阵排列，每个电极与一到两个金属氧化物半导体场效应管或者薄膜晶体管相连。使用时将它黏附在需要检测阻抗的生物体表面，通过外部的控制信号，它能够输出点阵中任意一个电极的信号，扫描每一个电极，就可以获得生物体表面的阻抗分布。由于使用软性衬底，它可以很好地粘贴在具有复杂弯曲表面的生物体表面。

Description

用于生物阻抗检测的点阵电极

技术领域

本发明涉及一种用于生物阻抗检测的电极，尤其是一种用于生物阻抗检测的点阵电极。

背景技术

测量生物阻抗通常都需要放置两个电极在生物体表面，电极通常有两个，其中一个导电面积较大，固定在生物体体表某处，常称作参考电极，另一个放置在需要测量的部位，常称作探测电极。为了测量生物体表的阻抗分布，采用点阵电极是值得考虑的。实用新型专利ZL93209358.2(多通道点阵电极探头)描述的点阵电极用阵列式排布的与门作每一个电极的开关，用两块模拟开关并接在一起作模拟信号传输/分离器；两个模拟开关各用一路通道输出信号来共同控制一个与门的导通，再用微机控制两个模拟开关的某一路通道导通，输出信号，从而打开对应与门，接通电极。由于与门输出的是逻辑信号，而需要传输的是模拟信号，因此采用与门并不合适；此外由于采用外置于电极的四二输入与门集成电路，点阵电极需要引出行数×列数根导线，一旦点阵规模扩大，导线数量呈平方上升，限制其实际应用。如果将模拟开关内置电极，除了满足传输模拟信号的功能外，可以大大减少点阵电极的外部引线，提高测量效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生物阻抗检测的点阵电极，它包括电极、金属氧化物半导体场效应管、引线；电极呈点阵排列，每个电极与两个金属氧化物半导体场效应管或者薄膜晶体管相连。使用时将它黏附在需要检测阻抗的生物体表面，通过外部的控制信号，它能够输出点阵中任意一个电极的信号，扫描每一个电极，就可以获得生物体表面的阻抗分布。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

包括电极、金属氧化物半导体场效应管、引线。电极呈点阵排列。每个电极分别与一个P沟道金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)和一个N沟道MOSFET的源极连接；某一行的P沟道MOSFET的底衬均和正电源连接，某一行的P沟道MOSFET的栅极均相连并形成一条引线；某一行的N沟道MOSFET的底衬均和地连接，某一行的N沟道MOSFET的栅极均相连并形成一条引线；位于某一列的MOSFET的漏极均相连并形成一条引线。

出于简化的考虑，可以取消所有P沟道的MOSFET或者取消所有N沟道MOSFET，其对应的引线也相应取消。

MOSFET也可以用薄膜晶体管取代。

由于生物体表面通常是凹凸不平的，为了适应生物体表面的曲率，点阵电极的衬底可以使用软性材料。

本发明具有的有益的效果是：

它可以一次测量生物体表面呈点阵分布的多个点的阻抗，获得生物体表面的阻抗分布，提高测量效率，由于使用软性衬底，它可以很好地粘贴在具有复杂弯曲表面的生物体部位测量其阻抗分布。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明它包括电极Dij、金属氧化物半导体场效应管Tij、T’ij、引线Rj、Gi、 Gi，其中i＝1，2，3，…，s；j＝1，2，3，…，t。电极呈点阵排列，共有s×t个。第i行第j列的电极Dij分别与一个P沟道金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)Tij和一个N沟道MOSFET T’ij的源极连接；位于第i行的P沟道MOSFET Ti1、Ti2、…、Tij、…、Tit的底衬均和正电源Vcc连接，位于第i行的P沟道MOSFET Ti1、Ti2、…、Tij、…、Tit的栅极均相连并形成引线 Gi；位于第i行的N沟道MOSFET T’i1、T’i2、…、T’ij、…、T’it的底衬均和地GND连接，位于第i行的N沟道MOSFET T’i1、T’i2、…、T’ij、…、T’it的栅极均相连并形成引线Gi；位于第j列的MOSFET T1j、T’1j、T2j、T’2j、…、Tij、T’ij、…、Tsj、T’sj的漏极均相连并形成引线Rj。

通过上述的连接，P沟道MOSFET Tij和N沟道MOSFET T’ij形成了一个双向传输门。当其对应的引线Gi为高电平以及引线 Gi为低电平时，该传输门导通，其对应的电极Dij与引线Rj相连。引线Gi上的电平和引线 Gi上的电平是取反的关系。出于简化的考虑，可以取消所有P沟道的MOSFET Tij或者取消所有N沟道MOSFET T’ij，其对应的引线Gi或者 Gi也相应取消，此时的MOSFET相当于一个单向传输门，对于一个正弦信号来说，只能传输一个正弦的其中半个波。

当需要检测某个电极Dij对应的生物体部位的阻抗时，将电极Dij对应的引线Gi置为高电平，引线 Gi置为低电平，此时引线Gi和 Gi对应的一行上的电极Di1、Di2、…、Dij…、Dit分别与对应的引线R1、R2、…、Rj、…、Rt连接，将引线R1、R2、…、Rj、…、Rt与一个多路模拟开关相连，通过多路开关选中Rj，则此时多路开关输出的模拟信号就是电极Dij的输出信号。

MOSFET Tij、T’ij也可以用薄膜晶体管取代。

通常的阻抗测量是将两个电极黏附到生物体表面，其中一个相对固定，常称为参考电极，另一个放置在需要测量阻抗的部位，常成为测量电极。当参考电极和测量电极黏附在生物体表面时，生物体可以等效为一个电阻Rd，将一个固定电阻Rz与这个等效电阻Rd串连，然后在这两个电阻两端施加一个正弦电压，通过测量固定电阻Rz两端的电压就可以得到生物体的等效阻抗Rd。对于本发明而言，本发明所述的点阵电极相当于若干个测量电极，当需要检测某个电极Dij对应的生物体部位的阻抗时，将电极Dij对应的引线Gi置为高电平，引线 Gi置为低电平，此时引线Gi和 Gi对应的一行上的电极Di1、Di2、…、Dij、…、Dit分别与对应的引线R1、R2、…、Rj、…、Rt连接，将引线R1、R2、…、Rj、…、Rt与一个多路模拟开关相连，通过一个电子装置或者计算机输出逻辑信号给多路开关选中Rj，则此时多路开关输出的模拟信号就是电极Dij的输出信号。由此就可以得到该电极Dij对应的生物体部位的阻抗。通过电子装置或者计算机输出特定的逻辑信号给引线Gi和 Gi以及多路开关，则可以选通点阵电极中的任意一个电极Dij。

有时候为了更好地分析数据，需要将通过点阵电极获得的阻抗数据与生物体形态进行信息融合，则可以使用一个摄像机记录粘贴点阵电极前后生物体部位的图像，由于点阵电极中每个电极的尺寸与物理位置都是固定的，因此通过粘贴点阵电极前后生物体部位的两幅图像之间的空间变换，可以计算出点阵电极中每个电极在生物体部位的具体位置。

Claims

1、用于生物阻抗检测的点阵电极，其特征在于：包括电极(Dij)、金属氧化物半导体场效应管(Tij、T’ij)、引线(Rj、Gi、 Gi)，其中i＝1，2，3，…，s；j＝1，2，3，…，t；电极呈点阵排列，共有s×t个；第i行第j列的电极(Dij)分别与一个P沟道金属氧化物半导体场效应管(Tij)和一个N沟道MOSFET(T’ij)的源极连接；位于第i行的P沟道MOSFET(Ti1、Ti2、…、Tij、…、Tit)的底衬均和正电源(Vcc)连接，位于第i行的P沟道MOSFET(Ti1、Ti2、…、Tij、…、Ti)的栅极均相连并形成引线( Gi)；位于第i行的N沟道MOSFET(T’i1、T’i2、…、T’ij、…、T’it)的底衬均和地(GND)连接，位于第i行的N沟道MOSFET(T’i1、T’i2、…、T’ij…、T’it)的栅极均相连并形成引线(Gi)；位于第j列的MOSFET(T1j、T’1j、T2j、T’2j、…、Tij、T’ij…、Tsj、T’sj)的漏极均相连并形成引线(Rj)。

2、根据权利要求1所述的用于生物阻抗检测的点阵电极，其特征在于：可以取消所有P沟道的MOSFET(Tij)，其对应的引线(Gi)也相应取消；或者取消所有N沟道MOSFET T’ij，其对应的引线( Gi)也相应取消。

3、根据权利要求1所述的用于生物阻抗检测的点阵电极，其特征在于：金属氧化物半导体场效应管(Tij、T’ij)也可以用薄膜晶体管取代。

4、根据权利要求1所述的用于生物阻抗检测的点阵电极，其特征在于：点阵电极的衬底可以使用软性材料。