[發明專利]一種采用微型電極測量生物組織電特性的方法

在審

• 申請號: 201710571743.8
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107361769A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 劉志朋;曹爽;殷濤;張巖
• 申請（專利權）人: 中國醫學科學院生物醫學工程研究所
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種測量生物組織電特性的方法。特別是涉及一種采用微型電極測量生物組織電特性的方法。

背景技術

生物組織的電特性(Electric properties,EPs)通常包含介電常數、介電強度、電導率、電阻抗、壓電常數和熱電特性等參數。其中，介電常數、電導率和電阻抗是三種被廣泛研究的電特性參數。研究生物組織電特性的變化規律首先要研究生物組織電特性的測量方法，即利用各種生物組織測量技術，探討生物組織在不同頻率、溫度、組織生理病理狀態下電特性的變化規律。

四電極法測量生物組織的電特性是目前通常采用的方法，該測量方法包含兩對電極，一對電極為驅動電極，對組織施加幅值恒定的交變電流(或電壓)，另一對電極是測量電極，位于兩個驅動電極之間，用于檢測該電極間組織的電壓(或電流)。對于體積較小的生物組織，該測量方法存在一定的誤差，因此需要采用微型電極測量方法，應用于生物組織電特性的測量領域，特別是小尺寸動物組織電特性的測量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠用于小尺寸動物組織電特性測量的采用微型電極測量生物組織電特性的方法。

本發明所采用的技術方案是：一種采用微型電極測量生物組織電特性的方法，包括如下步驟：

1)將微型電極連接在阻抗分析儀上并對阻抗分析儀進行校準調試，使阻抗分析儀與微型電極相匹配；

2)使用電極標準液對微型電極進行校準；

3)采用超聲儀探測生物組織的內部結構并引導微型電極順利刺入生物組織的被測部位；

4)采用阻抗分析儀測量生物組織的電阻抗特性數據；

5)采用微型電極的電導率及介電常數計算公式，計算出被測生物組織的電導率σ和介電常數ε。

步驟2)所述的電極標準液是甲醇或乙醇或正丙醇。

步驟3)中采用超聲儀探測生物組織內部結構并引導微型電極刺入時，超聲儀的探頭方向與微型電極刺入的方向保證垂直。

步驟3)中微型電極與生物組織的接觸體積為0.25πmm³。

步驟4)中所述阻抗分析儀采用線性掃頻模式。

步驟4)所述的電阻抗特性數據包括：電阻抗模值和電阻抗角。

步驟5)包括：

微型電極的電導率σ計算公式：

其中，r為微型電極極板有效測量半徑，r＝5×10^-4m；d為微型電極兩極板間距，d＝1×10^-3m；|Z|為測量得到的被測生物組織的電阻抗模值，θ為電阻抗角；

微型電極的介電常數ε計算公式：

其中，r為微型電極極板有效測量半徑，r＝5×10^-4m；d為微型電極兩極板間距，d＝1×10^-3m；|Z|為測量得到的被測生物組織的電阻抗模值，θ為電阻抗角；f為阻抗分析儀掃頻所選頻率；ε₀為真空介電常數，ε₀＝8.85×10¹²F/m。

本發明的一種采用微型電極測量生物組織電特性的方法，由于選取的微型電極設置了保護電極，降低或消除組織內非平行電場的影響，因此測量的電導率及介電常數更加準確。本發明的采用微型電極測量生物組織電特性的方法，具有所需被測樣本體積小并且對生物組織創傷小，測量數據更加準確的優點。本發明所述方法采用超聲儀探測并引導電極刺入被測的生物組織，從而保證該電極刺入部位為目標測量部位。

附圖說明

圖1是本發明一種微創生物組織電導率/介電常數測量電極的整體結構示意圖；

圖2是本發明一種微創生物組織電導率/介電常數測量電極的整體結構透視圖；

圖3是本發明中保護電極、未保護電極和被保護電極的結構示意圖；

圖4是本發明中U型電極支架的結構示意圖；

圖5是本發明中U型電極支架的透視圖；

圖6是本發明測量生物組織電特性的方法示意圖；

圖7是本發明測量過程中電極與超聲探頭相對位置示意圖。

圖中

1：U型電極支架 11：上支撐板

12：下支撐板 13：電極基座

2：未保護電極3：保護電極

4：被保護電極5：未保護電極連線

6：保護電極連線7：被保護電極連線

8：阻抗分析儀9：待測生物組織

10：微型電極 11：超聲探頭