用于离体生物组织电阻抗测量的数据采集装置

摘要

用于离体生物组织电阻抗测量的数据采集装置,包括探针7和固定探针7的探针固定板，每根探针7的后端与一根滑动杆B5的前端活动连接，滑动杆B5与探针7之间有压力传感器6，滑动杆B5的后端与探针固定板活动连接；每根探针7的前端的端面为附接面，紧邻附接面的探针7的前端的侧面有绝缘表层。排除了不同探针间的压力差异、导电面积差异对测试结果的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于离体生物组织电阻抗测量的探针压力可调节的测试装置，涉及生物医学工程中的生物电阻抗测量领域，主要用于对离体生物的电阻抗特性进行测量。

背景技术

电阻抗作为生物组织的一个基本的物理参数，长期以来得到生物物理学家和生理学家的广泛关注。目前在电生理学领域大量使用的膜片钳、电压钳技术正是基于细胞膜的电阻抗效应原理。生物组织作为一种电介质，它的电特性值得深入研究。早期的生物物理学研究表明，在直流状态下生物组织表现出来的电阻特性的差异可以用于区分不同的组织；而更值得关注的是生物组织的电阻抗随着外加电信号的频率的不同而表现出很大的变化，这种现象我们称之为电阻抗频谱。

在对生物组织阻抗频谱进行测量中，一般采用的方法有双电极法、四电极法。双电极测量技术是将幅值恒定的交变电流通过一对电极引入被测生物组织，再通过同一对电极将其两端的电压检测出。由于双电极在使用中，电极下被测组织中的电流密度 高于被测组织其它部位的电流密度，即电流分布不均匀，这样组织各个部分对阻抗的贡献就不同，从而使测得的阻抗与实际阻抗有较大的误差。同时，电极和生物组织之间还存在接触电阻，且该电阻还不稳定，这又将引入测量误差。另外，电流流过电极和生物组织电解液时还将产生极化现象，在低频时极化误差比较严重。因此，在精确测量生物组织阻抗时，双电极法也不多见，已逐步被四电极法所代替。

典型的四电极测量系统包含两对电极，一对电极（电流电极）将恒定幅值的交变电流引入被测生物组织，另一对电极（电压电极）介入两电流电极之间，检测被测部位的电位差。由于四电极测量系统中供电电极与测量电极分离，电压电极处于电流密度分布比较均匀的中间段，当采用高输入阻抗的运算放大器时，电压电极与被测组织间的接触电阻可以忽略不计，同时电极与生物组织电解液之间的极化也可以忽略不计。所以，四电极法比较好的克服了双电极法存在的问题，从而可适用于较宽频率的生物阻抗测量。目前，生物组织的阻抗测量一般都采用四电极测量技术。

由于生物组织的特殊性，离体组织的复阻抗随着离体时间延长而发生一定变化，对离体组织的一次扫频（驱动频率由低频到高频或由高频到低频依次加载到被测目标）必须在足够短的时间内完成。

对被测生物组织进行阻抗频谱测量，要保持被测组织的生理指标处于平稳状态，不能使分泌物和血液等玷污被测组织，而且不能用水冲洗，以免影响测量数据的准确性。

中国专利201210425348.6提供了一种生物离体组织介电特性的测量盒，但操作时需耗费时间对被测组织进行切片，破坏了生物组织的结构特性，且需要时间过长，测量时生物离体组织的复阻抗已经发生变化，干扰了测量结果的准确性。

中国专利200680019531.9提供了用于测量人或动物体组织阻抗的探针，但未考虑到切片生物组织结构表面并不是处于完全平面状态，以及各种不同组织在测量时给予探针压力时不同的收缩程度，例如乳腺癌组织是癌细胞不断吞噬周边正常细胞产生，组织中心位置致密度最高，向内塌陷，组织切片时做不到完全平整，造成电极与被测生物组织的接触不良或不能完全接触使测量数据不准确或测量不成功；而电极面对被测生物组织的压力太大，又会造成组织内残留分泌物或血液溢出干扰测量。

在没有外在压力的情况下，电极与被测生物组织的接触不良或不能完全接触（探针的导电面往往小于附接面）使测量数据不准确或测量不成功；给予外在压力时，一方面，被测组织与探针接触受压后会发生压力形变，被测组织的导电能力会因压力形变而改变，导致采集数据的精度受影响，另一方面，受压后被测组织容易与探针的测面接触，导致导电面大于附接面，导电面积的不确定，也干扰测量数据的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可单独调节每个探针与被测生物组织在接触面上的压力，探针的前端的侧面有绝缘表层，可使每个探针的附接面以相同的压力贴附于被测生物组织表面，使提取的被测生物组织的电抗性的数据不受不同探针与被测生物组织表面压力变化、导电面变化而受影响的采集装置。

用于离体生物组织电阻抗测量的数据采集装置,包括探针和固定探针的探针固定板，每根探针的后端与一根滑动杆B的前端活动连接，滑动杆B与探针之间有压力传感器，滑动杆B的后端与探针固定板活动连接，每根探针的前端的端面为附接面，紧邻附接面的探针的前端的侧面有绝缘表层。

上述的用于离体生物组织电阻抗测量的数据采集装置,所述滑动杆B的后端与探针固定板上的滑动装置安装孔滑动配合，探针固定板上有推动滑动杆B滑动和锁紧滑动杆B的滑动锁定装置。

上述的用于离体生物组织电阻抗测量的数据采集装置,所述探针固定板为升降平台，升降平台上有滑动孔和锁定装置，滑动孔与滑动杆A的配合实现升降平台相对于滑动杆A的滑动或通过锁定装置与滑动杆A的配合实现升降平台相对于滑动杆A的锁定。

上述的用于离体生物组织电阻抗测量的数据采集装置,探针滑动限位板与升降平台固定连接，探针滑动限位板上有探针滑动限位孔，探针分别穿过探针滑动限位孔，每根探针与其穿过的探针滑动限位孔滑动配合。

上述的用于离体生物组织电阻抗测量的数据采集装置,>

有益效果

本发明通过可根据需要调节对被测生物组织压力的探针组成四电极探头，能有效解决探头附接面与不平整的生物组织表面产生的不完全接触或接触不良所造成的测量失败和测量数据不准确的问题；

紧邻附接面的探针的前端的侧面的绝缘表层，可使探针受到相同的压力时，不因与附接面接触的被测组织的密度的不同而造成导电面不一样，即使。本发明实现了每根探头附接面与被测组织间压力、导电面积的一致，从而排除了不同探针间的压力差异和导电面积差异对测试结果的影响，提高测试精度。

因压力传感器能实时提供压强数据，该数据可在数据处理装置中与事先预置的正常数据比较，从而为采集的数据的修正提供参考。

本发明所述“每根探针（7）的后端与一根滑动杆B（5）的前端活动连接”是指探针（7）的后端与一根滑动杆B（5）的前端之间的连接不影响二者间的相对移动，或者说二者的连接既能使二者维持连接关系，又不影响二者对位于压力传感器安装面上的压力传感器的挤压。

本发明所述“探针（7）的前端”附接面所在的一端，与这一端相对的另一端为探针（7）的后端，“滑动杆B（5）的后端”是指与与探针固定板滑动配合的那一端，另一端就是滑动杆B（5）的前端，“紧邻附接面的探针（7）的前端的侧面有绝缘表层”中的绝缘表层的主要作用是限制出每根探针与被测组织的最大导电面，所以该绝缘表层靠近附接面。

“滑动杆B（5）的后端与探针固定板活动连接”是指每根滑动杆B（5）的后端单独连接到与探针固定板上，但滑动杆B（5）又能相对探针固定板移动并带动探针（7）伸缩，机械学上有多种可实现这种功能的设计。

五、附图和附图名称

附图1为装置立体示意图

附图2为升降平台示意图

附图3为探针示意图

附图4为探针杆剖视图

1-底座，2- 滑动杆A ，3-升降平台，4-滑动锁定装置，5- 滑动杆B，6-压力传感器，7-探针，8-锁定装置，9-滑动杆A滑动孔，10- 探针滑动限位孔，11-滑动装置安装孔，12-探针杆，13绝缘表层，14-压力传感器安装面。

六、具体实施方式

实施例1：用于离体生物组织电阻抗测量的数据采集装置,包括探针7和固定探针7的探针固定板，每根探针7的后端与一根滑动杆B5的前端活动连接，滑动杆B5与探针7之间有压力传感器6，滑动杆B5的后端与探针固定板活动连接。

本实施例所述的装置，每根探针7的前端的端面为附接面，紧邻附接面的探针7的前端的侧面有绝缘表层。

用导线将探针、压力传感器6连接到后台处理装置相应的端口。

使用本装置测试时，将被测生物组织置于探针附接面下，调接每根滑动杆B5，使4根探针7与被测组织的压强一致，然后启动电源，接收数据。

实施例2：>实施例基本结构同实施例1，>

探针（7）的探针杆（12）安装在升降平台上的探针滑动限位孔（10）中，，探针限位孔可使探针（7）上下滑动而不发生位移，保证探针（7）之间的位置不变从而保证测试数据的准确性。

压力传感器（6）的一面固定在探针（7）的压力传感器安装面（14）上，另一面与滑动杆B（5）固定连接，滑动杆B（5）通过安装在升降平台（3）上的滑动锁定装置（4）上下滑动，提取压力传感器（6）的数据从而得到探针测试面给予被测生物组织表面的压力。

本装置的探针整体结构如附图3及附图4所示由探针杆（12）、绝缘表层（13）组成及压力传感器安装面（14）组成。

本装置四根探针（7）等间距成一排，安装在升降平台（3）上用绝缘材料制作的探针滑动限位孔（10）中，探针尾部用导线连出；两侧两根探针（7）作为电流电极引入幅度恒定的交变电流到被测生物组织，中间两根探针（7）作为电压电极测量被测部位的电位差。

本装置的探针杆（12）底层有绝缘表层(13)，可使每根探针（7）与被测生物组织的导电面保持一致，提高测试数据的精确性

本装置升降平台（3）在滑动杆A(2)上的滑动可由光轴与直线轴承实现，带锁直线轴承就可实现锁定装置（8）的功能；或可由电机带动升降平台（3）的升降和锁定。

本装置的探针（7）的上下滑动和锁定也可用上述两种方式来实现，且光轴上可增加刻度来读取探针（7）移动距离，或直接根据电机的转动参数得出，从而增加装置测试数据的准确性。

上述实施例中，所述底座1，用于放置盛放被测生物组织的器皿。

所述滑动杆A（2），用于移动升降平台(3)到测量位置。

所述升降平台(3)，用于固定探针(7)和滑动锁定装置(4)。

所述滑动锁定装置(4)与滑动杆B（5），用于升降固定探针(7)到所需位置。

所述压力传感器(6)，用于测试每个探针(7)对被测生物组织的压力。

所述探针(7)，用于提取输入和提取被测生物组织的信号。

带滑轴的测试平台设计，可避免由操作员手持探头测量造成的人为误差。