[发明专利]一种无线传输的微型EIT装置

说明书

本发明揭示了一种无线传输的微型EIT装置，包括微型电极物理模型、多路开关、激励电流源、数据采集和处理电路以及FPGA处理器，所述微型电极物理模型与所述多路开关电性连接，所述激励电流源借助所述多路开关与所述数据采集和处理电路电性连接，所述多路开关、激励电流源、数据采集和处理电路三者均与所述FPGA处理器电性连接。本发明以FPGA处理器为核心，将微型电极物理模型通过PCB技术和硬件电路整合至电路板，简化了装置整体的电路结构、缩小了硬件的装配空间，节约了生产成本。由于装置内的信号传输均采用PCB板内走线，充分降低了外界干扰对信号传输所造成的影响，提高了系统的精度。

技术领域

本发明涉及一种EIT装置，具体而言，涉及一种无线传输的微型EIT装置，属于医学检测设备领域。

背景技术

电阻抗成像技术（Electrical Impedance Tomography,EIT）是当今生物医学工程学重大研究课题之一，它是继形态、结构成像之后,于最近二十年才出现的新一代无损伤成像技术。EIT技术不但反映了解剖学结构,更重要的是可以给出功能性图像结果,这正是X-CT、核磁共振等其它成像技术所欠缺的。

20世纪80年代初，英国Sheffield大学的Barber和Brown开始研究EIT技术，首次构建了一个完整的EIT硬件系统，采用邻近驱动、邻近测量模式进行实验。这引起生物医学界的广泛关注,并在工业监测、无损探伤等方面引起工业界兴趣。这30多年来，相继有美国、英国、法国、俄罗斯、印度、日本等30多个国家的技术人员着力于电阻抗成像技术的研究。

目前国内的EIT研究尚处于起步阶段, 20世纪80年代末清华大学在国内首开研究。自上世纪90年代,天津大学、第四军医大学、北京航空航天大学、重庆大学和国防科技大学等也开始进行相关研究，对电阻抗问题进行探索。

近年来，随着生物学医药研究的不断深入，细胞培养在生物学药物研究中变得越来越重要，尽管目前已经有许多种方法可以监测培养细胞的结构和功能，但仍需一种新的、无创的方式来实现对细胞培养物的监测。电阻抗监测有助于提供与细胞增殖、形态和运动相关的信息，伴随着培养细胞电导率的变化，还可以检测对细胞物理或化学刺激的反应。也正是由于这种基于电阻抗的方法是非侵入性的，可以用来对细胞进行长期的监测，因此，可实现对培养细胞进行监测的微型EIT装置的开发与研究也就成为了目前的行业热点。

迄今为止，行业内所提出的大多数微型EIT系统与标准医疗EIT系统有很多共同之处。研发人员在微型样品容器的表面安装了一系列电极，并使用选定的电极注入一系列正弦电流，借助多个电极的测量电压进行EIT图像的重建。现有的微型EIT系统不仅保留了传统EIT技术中所存在的缺陷，并且在其微型化以后又产生了一些新的问题，主要表现在以下几个方面：

1、EIT技术本身具有病态性、欠定性以及非线性等缺陷，从而导致重建图像的分辨率较低、微尺度模型重建图像能力弱的问题。

2、激励电流的大小要考虑生物体的限制，需要从外界干扰中提取有用的微弱电流来获取相关的生理信息，目前的EIT系统硬件电路微型化以后会出现提取微弱电压信号时精度较差的问题。

3、EIT系统微型化以后对硬件的要求更高，随之而来的，高复杂度的硬件结构价格高昂，而如果为了节约成本、使用常规硬件又会造成装置使用精度低的问题。

综上所述，如何在现有技术的基础上提出一种新的微型EIT装置，在保证装置使用精度的同时，简化装置的电路结构、节约生产成本，也就成为了业内技术人员新的研究方向。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明提出了一种无线传输的微型EIT装置，包括微型电极物理模型、多路开关、激励电流源、数据采集和处理电路以及FPGA处理器，所述微型电极物理模型与所述多路开关电性连接，所述激励电流源借助所述多路开关与所述数据采集和处理电路电性连接，所述多路开关、激励电流源、数据采集和处理电路三者均与所述FPGA处理器电性连接。