[發明專利]一種無線傳輸的微型EIT裝置

在審

• 申請號: 201811181884.X
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109431503A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 戎舟;程大元;米金寶;劉瑞蘭
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

本發明揭示了一種無線傳輸的微型EIT裝置，包括微型電極物理模型、多路開關、激勵電流源、數據采集和處理電路以及FPGA處理器，所述微型電極物理模型與所述多路開關電性連接，所述激勵電流源借助所述多路開關與所述數據采集和處理電路電性連接，所述多路開關、激勵電流源、數據采集和處理電路三者均與所述FPGA處理器電性連接。本發明以FPGA處理器為核心，將微型電極物理模型通過PCB技術和硬件電路整合至電路板，簡化了裝置整體的電路結構、縮小了硬件的裝配空間，節約了生產成本。由于裝置內的信號傳輸均采用PCB板內走線，充分降低了外界干擾對信號傳輸所造成的影響，提高了系統的精度。

技術領域

本發明涉及一種EIT裝置，具體而言，涉及一種無線傳輸的微型EIT裝置，屬于醫學檢測設備領域。

背景技術

電阻抗成像技術（Electrical Impedance Tomography,EIT）是當今生物醫學工程學重大研究課題之一，它是繼形態、結構成像之后,于最近二十年才出現的新一代無損傷成像技術。EIT技術不但反映了解剖學結構,更重要的是可以給出功能性圖像結果,這正是X-CT、核磁共振等其它成像技術所欠缺的。

20世紀80年代初，英國Sheffield大學的Barber和Brown開始研究EIT技術，首次構建了一個完整的EIT硬件系統，采用鄰近驅動、鄰近測量模式進行實驗。這引起生物醫學界的廣泛關注,并在工業監測、無損探傷等方面引起工業界興趣。這30多年來，相繼有美國、英國、法國、俄羅斯、印度、日本等30多個國家的技術人員著力于電阻抗成像技術的研究。

目前國內的EIT研究尚處于起步階段, 20世紀80年代末清華大學在國內首開研究。自上世紀90年代,天津大學、第四軍醫大學、北京航空航天大學、重慶大學和國防科技大學等也開始進行相關研究，對電阻抗問題進行探索。

近年來，隨著生物學醫藥研究的不斷深入，細胞培養在生物學藥物研究中變得越來越重要，盡管目前已經有許多種方法可以監測培養細胞的結構和功能，但仍需一種新的、無創的方式來實現對細胞培養物的監測。電阻抗監測有助于提供與細胞增殖、形態和運動相關的信息，伴隨著培養細胞電導率的變化，還可以檢測對細胞物理或化學刺激的反應。也正是由于這種基于電阻抗的方法是非侵入性的，可以用來對細胞進行長期的監測，因此，可實現對培養細胞進行監測的微型EIT裝置的開發與研究也就成為了目前的行業熱點。

迄今為止，行業內所提出的大多數微型EIT系統與標準醫療EIT系統有很多共同之處。研發人員在微型樣品容器的表面安裝了一系列電極，并使用選定的電極注入一系列正弦電流，借助多個電極的測量電壓進行EIT圖像的重建。現有的微型EIT系統不僅保留了傳統EIT技術中所存在的缺陷，并且在其微型化以后又產生了一些新的問題，主要表現在以下幾個方面：

1、EIT技術本身具有病態性、欠定性以及非線性等缺陷，從而導致重建圖像的分辨率較低、微尺度模型重建圖像能力弱的問題。

2、激勵電流的大小要考慮生物體的限制，需要從外界干擾中提取有用的微弱電流來獲取相關的生理信息，目前的EIT系統硬件電路微型化以后會出現提取微弱電壓信號時精度較差的問題。

3、EIT系統微型化以后對硬件的要求更高，隨之而來的，高復雜度的硬件結構價格高昂，而如果為了節約成本、使用常規硬件又會造成裝置使用精度低的問題。

綜上所述，如何在現有技術的基礎上提出一種新的微型EIT裝置，在保證裝置使用精度的同時，簡化裝置的電路結構、節約生產成本，也就成為了業內技術人員新的研究方向。

發明內容

鑒于現有技術存在上述缺陷，本發明提出了一種無線傳輸的微型EIT裝置，包括微型電極物理模型、多路開關、激勵電流源、數據采集和處理電路以及FPGA處理器，所述微型電極物理模型與所述多路開關電性連接，所述激勵電流源借助所述多路開關與所述數據采集和處理電路電性連接，所述多路開關、激勵電流源、數據采集和處理電路三者均與所述FPGA處理器電性連接。