[发明专利]用于离体生物组织电阻抗测量的数据采集装置

说明书

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。

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