[发明专利]一种动态细胞阻抗成像装置

说明书

本发明公开了一种动态细胞阻抗成像装置，属于电阻抗层析成像技术领域，具体包括动态阻抗成像传感器、阻抗检测及流速测量模块及电阻抗层析成像仪；含有异常颗粒的液体流过动态阻抗成像传感器中的两个环形电信号接收器时，阻抗检测及流速测量模块进行检测分别产生脉冲信号P₁和P₂，并计算异常颗粒的流速信息v，当含有异常颗粒的液体抵达环形16通道成像传感器时，脉冲信号P₂触发并启动电阻抗层析成像仪，产生正弦激励电流经过模拟开关阵列注入环形16通道成像传感器中，采用相邻激励相邻测量的原则，计算电压数据V完成反演成像并呈现。本发明通过对流动液体中的异常颗粒进行成像，具有很好的医学前景。

技术领域

本发明涉及电阻抗层析成像技术(EIT)在细胞动态成像中的应用，具体是一种动态细胞阻抗成像装置。

背景技术

电阻抗层析成像技术(EIT)作为一种低成本、无损和无辐射的成像技术，已广泛的应用于肺部检测、药物检测及癌细胞团的静态成像中。但是现存的电阻抗层析成像设备(EIT)尚不具备对流动液体中的异常颗粒进行成像的能力。

对流动液体中的异常颗粒进行成像具有较好的医学前景：比如对血液中癌细胞团的成像可以用于判断初早期癌症的发生及癌症是否转移扩散，对血液中异常颗粒的成像同样可以辅助判断血管中是否有栓塞的存在。

发明内容

针对现存的EIT不具备对流动液体中的异常颗粒进行成像的问题，本发明提出了一种动态细胞阻抗成像装置，能够对流动液体中的异常颗粒进行成像，具有很好的医学前景。

所述的一种动态细胞阻抗成像装置，包括动态阻抗成像传感器、阻抗检测及流速测量模块及电阻抗层析成像仪。

所述的动态阻抗成像传感器，包括两个环形电信号接收器和环形16通道成像传感器组成。其中每个环形电信号接收器都有两个电极嵌入试验管的管壁，环形16通道成像传感器有16个电极嵌入试验管的管壁，两个环形电信号接收器和环形16通道成像传感器按液体流动方向依次排列；

阻抗检测及流速测量模块由正交激励产生模块、两个高精度混频器、两个低通滤波器、四个ADC、FPGA计算控制模块、两个DAC、基准电压、两个比较器、两个电流放大器和三个放大器共同组成。

含有异常颗粒的液体流过动态阻抗成像传感器中的第一个环形电信号接收器时，阻抗检测及流速测量模块对异常颗粒进行检测会产生一个脉冲信号P₁；同理，经过第二个环形电信号接收器时，产生第二个脉冲信号P₂；具体过程如下：

正交激励产生模块分别产生正交激励信号I和Q，其中，正交激励信号Q输入一个放大器放大后，得到激励信号V_o分别加入到两个环形电信号接收器的同一侧电极上，两个环形电信号接收器的另一侧电极分别各自接入一个电流放大器。

每个环形电信号接收器的两个电极之间的阻抗为Z_x，则输入电流放大器的电流为：两个电流放大器输出为：

R₁为电流放大器的取样电阻值；

每个电流放大器的输出信号分别各经过一个放大器放大后，与正交激励信号I和Q在高精度混频器中进行混频，并使用低通滤波器对混频结果进行低通滤波，ADC对低通滤波器的输出模拟信号进行采集后送入FPGA计算控制模块，计算获取两个环形电信号接收器各自的阻抗幅度信息。

FPGA计算控制模块通过两个DAC将阻抗幅度信息以模拟电压的形式输出，判断两个环形电信号接收器的阻抗是否发生变化，如果没有发生变化，则两个DAC的输出为一直流电平；否则，当有流动液体通过两个环形电信号接收器，则会导致阻抗增加或者减少，相应的会使阻抗幅度信息减少或增加；此时，两个DAC会产生负向或者正向脉冲；通过使用基准电压和两个比较器将DAC产生的脉冲信号整形为LVCOMS脉冲信号P₁和P₂。