CN211066611U

CN211066611U - 一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置

Info

Publication number: CN211066611U
Application number: CN201921438098.3U
Authority: CN
Inventors: 殷亚东; 马维宁; 殷清林; 王逸仙
Original assignee: Meide Minimally Invasive Tianjin Medical Devices Co ltd
Current assignee: Meide Minimally Invasive Tianjin Medical Devices Co ltd
Priority date: 2019-08-31
Filing date: 2019-08-31
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2029-08-31

Abstract

本实用新型公开了一种可快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于其包括：主体，第一电极，第二电极，电源，以及处理装置，所述装置能够快速确定第一电极和第二电极两个接触面之间的解剖结构的阻抗特性(包括阻抗幅值和相位)，并且发送警告信号，其结构简单，操作方便，适合量产，尤其适合外科手术中需要实时检测组织生物阻抗的情况。

Description

一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测人体组织生物阻抗的装置，特别是一种可快速检测人体组织生物阻抗的装置，属于医疗工程技术领域。

背景技术

阻抗特性在一定程度上能反映人体组织的成分，能够用与区分肌肉、软组织、液体、骨骼等，生物阻抗的测量可以实现对不同的人体组织的区分。目前，生物阻抗测量方法可分为直流测量方法和交流测量方法，直流阻抗测量方法可直接测量直流电阻大小或电导率的大小，可用于区分人体组织的不同，交流阻抗测量方法，可根据交流阻抗信息判断被测组织中电导率的大小和组织液含量，可更准确判断被测组织的成分。

目前，已有产品通过直流方式测试及区分人体组织的不同，而生物体的基本构造单位是细胞，细胞由细胞膜和细胞内液组成，细胞外为细胞外液和细胞间质，由于人体各部位组织中水分、电解质和细胞膜的数量不同，通过直流方式测量，只能测量细胞外液电阻的大小，不能测量细胞内液电阻和细胞膜电容的大小，而交流阻抗测量方法，在交流信号作用下，可以测量细胞内液电阻、细胞外液电阻和细胞膜电容三个参数的大小，且由于个体年龄、性别、种族、疾病等个体差异都可能在成细胞外液电阻的差别，可能对区分不同组织造成影响，故将细胞内液电阻、细胞外液电阻和细胞膜电容三个因子作为区分不同组织的依据，比单一使用细胞外液电阻更准确。

为了能够更加准确的，快速的，实时的检测人体生物阻抗的变化，本实用新型通过测量目标组织生物阻抗特性，以实时检测生物阻抗特性的变化，在外科手术中为医生提供参考信息，减少对医生经验的依赖。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本实用新型要解决的问题是：提供一种可用于快速检测人体组织生物阻抗的装置。

一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于，包括：主体，第一电极，第二电极，电源，以及处理装置。

所述一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置的主体包括前端的接触杆，以及后端的手柄，所述的接触杆内有第一电极和第二电极，所述的手柄内有电源和处理装置；所述的第一电极尖端为锥形，表面为第一接触面，所述的第二电极尖端为第二接触面，并与第一接触面的锥形斜面延续，所述的第一接触面和第二接触面突出于所述的接触杆前端，所述的第一电极和第二电极之间有绝缘材料，第一电极和第二电极后方连接处理装置；所述的处理装置位于所述的手柄内，其包括：控制器，激励信号发生装置，信号处理装置，数模转换器，模数转换器，数据存储装置，数字算法，第一电压跟随器，开关电路，第一单刀双掷模拟开关，第二单刀双掷模拟开关，第一电阻，参考电阻，蜂鸣器，以及警示灯，所述的处理装置适合根据交流激励信号及反馈信号确定电阻抗特性以及发出警告信号，所述的电阻抗特性代表所述的第一接触面和所述的第二接触面之间的解剖结构的组织传导电流的能力；所述的电源位于所述的手柄内，其提供所述装置的用电需要。

所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置涉及到医疗系统，尤其是涉及到用于穿透病人解剖结构的医疗系统，所述解剖结构具有呈现不同阻抗的特性。

所述的第一电极的第一接触面和第二电极的第二接触面用于接触人体的解剖结构的组织，且第一接触面和第二接触面所接触的解剖结构的组织相隔一定距离。

所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于：所述的警告信号与所确定的电气特性相对应，所述警告信号具有根据所确定的电气特性变化的至少一个参数；在阻抗幅值减小且相位明显变化的情况下，增加警告信号参数，在阻抗幅值增加且相位明显变化的情况下，减少警告信号参数。

所述的控制器，用于输出正弦数字、接收处理反馈信号、控制产生警示信号。

所述的激励信号发生装置，适合在第一接触表面和第二接触表面之间施加电激励信号。

所述的信号处理装置，适合处理反馈信号，根据反馈信号推算出第一接触表面和第二接触表面之间的阻抗特性。

所述的数模转换器，用于将正弦数字码或第二激励电压信号转换为激励电流信号，将所述激励电流信号加载到待测生物体处。

所述的模数转换器；将所述激励电流信号流经所述待测生物体所产生的模拟压降信号转换为数字压降信号。

所述的数字算法，用于产生正弦数字码，对所述模数转换器产生数字压降信号解析，获得的阻抗幅值和相位信息。

所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于：通过以下步骤实现：

步骤一：将第一单刀双掷模拟开关的动端与第一单刀双掷模拟开关的第一不动端连接、第二单刀双掷模拟开关的动端与第二单刀双掷模拟开关的第一不动端连接，控制器内的激励信号发生装置发射正弦波激励信号，正弦波激励信号经过数模转换器，第一电压跟随器，第一电阻，参考电阻，模数转换器，回到控制器内的信号处理装置，以获取第一电阻与参考电阻串联后两端的第一电压U1。

步骤二：将第一单刀双掷模拟开关的动端与第一单刀双掷模拟开关的第二不动端连接、第二单刀双掷模拟开关的动端与第二单刀双掷模拟开关的第二不动端连接，控制器内的激励信号发生装置发射正弦波激励信号，正弦波激励信号经过数模转换器，第一电压跟随器，第一电阻，参考电阻，模数转换器，回到控制器内的信号处理装置，以获取第一电阻与被测组织串联后两端的第二电压U2。

步骤三：因为第一电阻的阻值和参考电阻的阻抗已知，根据U1和U2的傅里叶变换结果和相对关系可推算出被测组织的阻抗。

所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置和方法，其特征在于：所述正弦波激励信号的频率为5Hz-200kHz。

所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于：所述装置的测量过程需要包含测量参考阻抗和测量被测阻抗两个步骤。

所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于：所述装置的用于检测人体组织生物阻抗的测量周期介于50ms至250ms之间，优选地，为200ms。

所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于：采用数据存储装置，对装置使用过程中产生的数据进行存储。

在本申请中，如果没有特别地说明，则各个制备步骤是基于附图所示的模式，所采用的装置、仪器、组件、尺寸及其他条件等都为本领域众所周知的，或者是本领域技术人员根据申请的描述结合现有技术可以实现的。

关于本实用新型中术语的描述，若与本领域之前的描述有所差异，应以本申请中的描述为准。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的阻抗测量系统；

图中标号名称：(1)手柄；(2)接触杆；(3)第一电极；(4)第二电极；(5)第一接触面；(6)第二接触面；(7)处理装置；(8)电源；(9)模数转换器(ADC)；(10)数模转换器(DAC)；(11)控制器；(12)存储器；(13)警示灯；(14)第一电压跟随器；(15)第一电阻；(16)第一单刀双掷模拟开关；(17)第一单刀双掷模拟开关动端；(18)第一单刀双掷模拟开关第二不动端；(19)第一单刀双掷模拟开关第一不动端；(20)参考电阻；(21)测试电阻；(22)第二单刀双掷模拟开关；(23)第二单刀双掷模拟开关动端；(24)第二单刀双掷模拟开关第一不动端；(25)第二单刀双掷模拟开关第二不动端；(26)蜂鸣器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型装置做进一步说明。

实施方式：以本实用新型所述装置进行人体椎骨骨组织生物阻抗检测操作时举例说明。

本实施方式是在所述装置的处理装置的电路已接通，信号发射间隔周期为200ms的前提下进行的，如附图1和2所示：

手持手柄，利用接触杆前端呈锥形的第一接触面和第二接触面的锥形尖端钻开椎骨，当接触杆头端钻入椎骨后，第一电极的第一接触面和第二电极的第二接触面接触椎骨内的骨组织，在处理装置内部控制器的控制下，激励信号发生装置每隔200ms发射出正弦波激励信号，当第一单刀双掷模拟开关的动端与第一单刀双掷模拟开关的第一不动端连接、第二单刀双掷模拟开关的动端与第二单刀双掷模拟开关的第一不动端连接时，正弦波激励信号经过数模转换器，第一电压跟随器，第一电阻，参考电阻，模数转换器，回到控制器内的信号处理装置，以获取第一电阻与参考电阻串联后两端的第一电压U1，当第一单刀双掷模拟开关的动端与第一单刀双掷模拟开关的第二不动端连接、第二单刀双掷模拟开关的动端与第二单刀双掷模拟开关的第二不动端连接，控制器内的激励信号发生装置发射正弦波激励信号，正弦波激励信号经过数模转换器，第一电压跟随器，第一电阻，参考电阻，模数转换器，回到控制器内的信号处理装置，获取第一电阻与被测组织串联后两端的第二电压U2，因为第一电阻的阻值和参考电阻的阻抗已知，数字算法根据U1和U2的傅里叶变换结果和相对关系可推算出被测骨组织的阻抗，此时，所述装置通过蜂鸣器和警示灯发出警告信号，随着所述装置头端第一电极和第二电极所接触的骨组织生物阻抗的变化，所述装置会发出不同频率的警告信号。

如上所述的实施方式的目的在于对本实用新型装置的具体实施方式作进一步的说明，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质所作的任何简单修改、变更及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于，包括：主体，第一电极，第二电极，电源，以及处理装置；

其中，所述的主体包括前端的接触杆，以及后端的手柄，所述的接触杆内有第一电极和第二电极，所述的手柄内有电源和处理装置；所述的第一电极尖端为锥形，表面为第一接触面，所述的第二电极尖端为第二接触面，并与第一接触面的锥形斜面延续，所述的第一接触面和第二接触面突出于所述的接触杆前端，所述的第一电极和第二电极之间有绝缘材料，第一电极和第二电极后方连接处理装置；所述的处理装置位于所述的手柄内，其包括：控制器，激励信号发生装置，信号处理装置，数模转换器，模数转换器，数据存储装置，数字算法，第一电压跟随器，开关电路，第一单刀双掷模拟开关，第二单刀双掷模拟开关，第一电阻，参考电阻，蜂鸣器，以及警示灯，所述的处理装置适合根据交流激励信号及反馈信号确定电阻抗特性以及发出警告信号，所述的电阻抗特性代表所述的第一接触面和所述的第二接触面之间的解剖结构的组织传导电流的能力；所述的电源位于所述的手柄内，其提供所述装置的用电需要。

2.根据权利要求1所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于：所述的警告信号与所确定的电气特性相对应，所述警告信号具有根据所确定的电气特性变化的至少一个参数。

3.根据权利要求1所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于通过以下步骤实现：

步骤一：将第一单刀双掷模拟开关的动端与第一单刀双掷模拟开关的第一不动端连接、第二单刀双掷模拟开关的动端与第二单刀双掷模拟开关的第一不动端连接，控制器内的激励信号发生装置发射正弦波激励信号，正弦波激励信号经过数模转换器，第一电压跟随器，第一电阻，参考电阻，模数转换器，回到控制器内的信号处理装置，以获取第一电阻与参考电阻串联后两端的第一电压U1；

步骤二：将第一单刀双掷模拟开关的动端与第一单刀双掷模拟开关的第二不动端连接、第二单刀双掷模拟开关的动端与第二单刀双掷模拟开关的第二不动端连接，控制器内的激励信号发生装置发射正弦波激励信号，正弦波激励信号经过数模转换器，第一电压跟随器，第一电阻，参考电阻，模数转换器，回到控制器内的信号处理装置，以获取第一电阻与被测组织串联后两端的第二电压U2；

4.根据权利要求1或3所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于：所述激励信号的频率为5Hz-200kHz。

5.根据权利要求1或3所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于：所述装置的测量过程需要包含测量参考阻抗和测量被测阻抗两个步骤。

6.根据权利要求1或3所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于：所述装置的用于检测人体组织生物阻抗的测量周期介于50ms至250ms之间。

7.根据权利要求1或3所述的一种用于快速检测人体组织生物阻抗的装置，其特征在于：采用数据存储装置，对装置使用过程中产生的数据进行存储。