[发明专利]一种便携式电阻抗检测系统

说明书

本发明公开一种便携式电阻抗检测系统，采用ARM嵌入式Linux系统为主控，由无线通信模块、DDS信号发生器、前置放大器、压控恒流源、模拟多路复用器、运放滤波模块、数据采集电路、FPGA、电极传感器为外围测量设备组成，使用嵌入式Qt环境进行软件开发，搭建云端服务器，配合客户端APP实现网络化、信息化、智能化生物电阻抗检测平台。充分考虑带宽、输出阻抗匹配问题，实现高质量成像、高准确率决策、方便携带和查阅。本发明中的电阻抗扫频测量嵌入式系统结构简单，满足频率范围、精度要求，且大大降低了成本和体积，并设计了基于互联网的整体方案，弥补了一般的便携式阻抗测量设备只能本地测量的不足。

技术领域：

本发明涉及一种便携式电阻抗检测系统，特别涉及一种基于互联网的便携式生物组织电阻抗扫频测量嵌入式系统。

背景技术：

电阻抗层析成像(EIT)是由电容层析成像(ECT)和电阻层析成像(ERT)发展而来的一种过程层析成像，近年来从工业领域转向生物医疗领域。该测量方法在生物组织周围分布式布置电极传感器，扫频注入安全的正弦激励信号，通过高速信号采集装置获取经过生物组织的波形，并进行分析处理，根据不同生物组织或相同生物组织处于不同生理状态时所具有的电导率不同的特性，重构组织内部的电导率分布图像，从而判断出组织内部是否病变以及病变的位置。

电阻抗成像相比于目前医学领域的影像成像技术，例如超声波成像、X射线成像、核磁共振成像等，具有结构简单、成本低廉、便携、无创无害、能实现长期临床检测等特点，有利于家庭化使用。不可否认，该技术目前的成像精度取决于电极传感器对数、硬件系统精度以及选用的图像重构算法等要素，成像分辨率低于CT和超声成像等。但电阻抗成像技术可以给出功能性成像结果，能够根据采集到的生物组织信息在生物组织仅发生生理状态上的变化，还未在形态学上发生结构的变化时做出检测、分析和判断。相对于其它成像技术具有前瞻性，能够在细胞病变初期检测，有助于病变细胞的控制和治疗。

目前市场上的电阻抗测量设备大多需要使用PC作为上位机，体积大，设备的操作复杂，功能冗余，自动化程度不高，不具备便携性，局限于实验室等场合的使用。大部分电阻抗测量设备只能单一频率成像，不能实现扫频功能，则无法获取生物组织细胞的阻抗谱，而阻抗谱也携带了大量的细胞信息；其次，对于未接受培训的人员无法对阻抗谱或断层图像进行分析，不能自动的对检测结果进行初步决策；最后，几乎没有电阻抗测量设备具备互联网云端连接的功能，不利于生成图像与报告的存储以及医疗智能化的发展。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种基于互联网，具有扫频功能，能做出初等决策判断的便携式电阻抗检测系统，具有集成化、信息化、智能化的特点。

本发明所采用的技术方案有：一种便携式电阻抗检测系统，包括依次连接的电源电路、LCD、嵌入式Linux系统、无线通信模块、DDS信号发生器、前置放大器、压控恒流源、模拟多路复用器、电极传感器、运放滤波模块、数据采集模块、FPGA、4G/wifi模块、TF卡存储以及云端服务器和安卓端APP，所述电源电路包括开关电源和正负电源；DDS信号发生器使用AD9833芯片产生正弦激励信号，该信号经过前置放大器形成幅值可调的正弦电压信号，该正弦电压信号经过压控恒流源转化成可变频变幅变相位的正弦电流信号，通过模拟多路复用器和电极传感器注入待测组织，所述模拟多路复用器直接由嵌入式Linux系统控制选通，依次从相邻电极注入安全电流，运放滤波模块与模拟多路复用器相连，通过嵌入式Linux系统控制选通测量的相同电极，经过处理的电流信号由数据采集模块采样到FPGA中做快速傅里叶变换，生成的幅值相位信息存储在FIFO中缓冲，通过SPI总线传输到嵌入式Linux系统，操作系统获取到变换后的数据，由软件进行处理，进行图像重构，并完成报告生成云端上传任务。

进一步地，嵌入式Linux系统作为主控。

进一步地，前置放大器由OPA1611芯片构成，其幅值可调以及系统输出频率、相位、幅值皆可调。