專利名稱：一種生物組織介電特性測量電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電測量領(lǐng)域，具體涉及一種用于測量生物組織介電特性的測量電極。
背景技術(shù)：
目前，進(jìn)行測量生物組織介電特性時，需要首先測量被測生物組織在不同頻率下的電阻抗，再使用測量電極的電極常數(shù)，計算被測生物組織在不同頻率下的電導(dǎo)率和相對介電系數(shù)，從而得到生物組織的介電特性。在進(jìn)行生物組織電阻抗測量時，由于電極皮膚之間存在較大的接觸阻抗，為了降低此接觸阻抗的影響，一般使用四電極法進(jìn)行測量，一對電極用于施加激勵，另一對電極進(jìn)行測量。目前，一般采用長方形或者圓柱形的測量盒，先將被測生物組織剪裁成長方體或者圓柱體，再將剪裁后的被測生物組織放入對應(yīng)的測量盒，然后在測量盒兩端的截面上施加激勵，在組織內(nèi)建立一個規(guī)則的電場，再使用測量盒中間放置的一對電極進(jìn)行電壓測量， 從而計算出被測生物組織的電阻抗特性；再基于電阻抗測量結(jié)果和測量盒的電極常數(shù)(由測量盒的截面積和測量電極之間的距離計算得到)，計算被測生物組織的電導(dǎo)率和相對介電系數(shù)。由于需要在測量之前將被測生物組織剪裁成長方體或者圓柱體，操作過程較為復(fù)雜，這就存在以下幾方面的問題首先，生物組織一般較軟，并不容易剪裁成規(guī)則的長方體或者圓柱體，不能保證修剪后的長方體或圓柱體在不同位置處的截面積嚴(yán)格一致，受此影響，測量過程中在被測生物組織內(nèi)建立的電場就不能保證嚴(yán)格的均勻一致，從而引入誤差； 其次，有時能夠用于測量的生物組織體積不夠大，無法剪裁成需要的形狀；最后，這種測量方式需要將生物組織離體后再進(jìn)行剪裁，操作所需要的時間較長，使組織失去生物活性，而失去生物活性的生物組織的介電特性與在體生物組織的介電特性有較大差別，用這種測量方式無法準(zhǔn)確得到在體生物組織的介電特性。所以，當(dāng)前的生物組織介電特性的測量裝置不夠方便、不夠準(zhǔn)確，需要一種能夠準(zhǔn)確、方便的進(jìn)行介電特性測量的測量裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在測量生物組織介電特性時，不需要對被測生物組織進(jìn)行修剪，而是直接將測量電極插入被測生物組織，直接測量被測生物組織的電阻抗的生物組織介電特性測量電極。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是該測量電極由同軸的四層金屬電極層以及設(shè)置在各金屬電極層之間的絕緣層構(gòu)成，且該測量電極的前端為圓錐狀。所述的四層金屬電極層最內(nèi)側(cè)為一個實心金屬圓柱，在該實心金屬圓柱外側(cè)依次同軸套裝有三個直徑從小到大的金屬圓筒，在實心金屬圓柱及各金屬圓筒之間設(shè)置有絕緣隔罔層。所述的實心金屬圓柱的直徑為200um，第一金屬圓筒的內(nèi)徑為400um、外徑為600um，第二金屬圓筒的內(nèi)徑為900um、外徑為1200um，第三金屬圓筒的內(nèi)徑為1500um、外徑為 1800um。所述的測量電極前端圓錐狀的錐角為30度。 所述的實心金屬圓柱為正激勵電極，最外側(cè)的第三金屬圓筒為負(fù)激勵電極，中間的第一金屬圓筒為正測量電極，第二金屬圓筒為負(fù)測量電極。所述的金屬電極層采用不銹鋼制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于使用時可直接將測量電極插入被測生物組織中，不需要對生物組織進(jìn)行修剪、不會由于修剪的不均勻而引入誤差，特別是它可以直接測量在體生物組織的介電特性，因而不但可以簡化測量步驟，而且可以提供更加準(zhǔn)確、真實的生物組織介電特性測量結(jié)果。


圖1是本發(fā)明測量電極的三維視圖。圖2是本發(fā)明測量電極的剖面圖。圖3是本發(fā)明測量電極的俯視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1，2，3，本發(fā)明包括同軸的四層金屬電極層以及金屬電極層之間的絕緣層； 所述的四層金屬電極層中，最內(nèi)側(cè)的金屬電極層為實心金屬圓柱1，其外側(cè)為三層直徑依次增大的金屬圓筒2、3、4;所述的四層金屬電極層依照直徑的大小，依次同軸套在一起；在四層金屬電極層之間設(shè)置有絕緣隔離層5、6、7進(jìn)行區(qū)隔；測量電極的前端被設(shè)計成圓錐狀， 一方面有利于測量電極插入生物組織，另一方面可以增加電極與生物組織的接觸阻抗。本發(fā)明的金屬電極層采用不銹鋼制成，一方面便于加工，另一方面可以使電極保持足夠的強度以利于插入生物組織。所述的測量電極的直徑不能太大，如果直徑太大，則插入生物組織時會使生物組織的結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的改變，從而影響測量結(jié)果；測量電極的直徑也不能太小，如果直徑太小，一方面不利于加工，另一方面也使得電極組織間的接觸阻抗增大，從而不利于測量的實施。經(jīng)過仿真分析和實際檢驗，選擇測量電極各金屬層的直徑為最內(nèi)側(cè)的實心金屬圓柱1 的直徑為200um，第一金屬圓筒2的內(nèi)徑為400um、外徑為600um，第二金屬圓筒3的內(nèi)徑為 900um、外徑為1200um，最外層第三金屬圓筒4的內(nèi)徑為1500um、外徑為1800um。執(zhí)行介電特性測量時，可以將最內(nèi)側(cè)實心金屬圓柱1和最外側(cè)第三金屬圓筒4作為激勵電極，通過這兩層向生物組織施加激勵，將中間兩層金屬層即第一、第二金屬圓筒2、 3作為測量電極，測量生物組織的響應(yīng)電壓信號。為了增加測量電極各金屬層與生物組織的接觸面積以保證生物組織與各金屬層的接觸良好，同時也為了便于將測量電極插入生物組織，所述的測量電極的前端被設(shè)計成圓錐狀。此圓錐的錐角不能太大，否則不能保證電極與生物組織之間的接觸面足夠大、不能保證接觸良好，而且也不便于插入生物組織；此圓錐的錐角也不能太小，如果圓錐角太大， 則當(dāng)被測生物組織較薄時，椎體將穿透被測生物組織而無法實施測量。經(jīng)過優(yōu)選，認(rèn)為測量電極前端的圓錐的錐角為30度較為合適。

以上說明只是用于幫助理解本發(fā)明所述的測量電極的結(jié)構(gòu)及其核心思想，而不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，任何基于本發(fā)明所述的測量電極的結(jié)構(gòu)，在測量電極的尺寸和實施方法上所進(jìn)行的任何改動之處，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種生物組織介電特性測量電極，其特征在于該測量電極由同軸的四層金屬電極層以及設(shè)置在各金屬電極層之間的絕緣層構(gòu)成，且該測量電極的前端為圓錐狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物組織介電特性測量電極，其特征在于所述的四層金屬電極層最內(nèi)側(cè)為一個實心金屬圓柱(1)，在該實心金屬圓柱外側(cè)依次同軸套裝有三個直徑從小到大的金屬圓筒(2、3、4)，在實心金屬圓柱(1)及各金屬圓筒(2、3、4)之間設(shè)置有絕緣隔離層(5、6、7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物組織介電特性測量電極，其特征在于所述的實心金屬圓柱(1)的直徑為200um，第一金屬圓筒(2)的內(nèi)徑為400um、外徑為600um，第二金屬圓筒 (3)的內(nèi)徑為900um、外徑為1200um，第三金屬圓筒(4)的內(nèi)徑為1500um、外徑為1800um。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物組織介電特性測量電極，其特征在于所述的測量電極前端圓錐狀的錐角為30度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物組織介電特性測量電極，其特征在于所述的實心金屬圓柱⑴為正激勵電極，最外側(cè)的第三金屬圓筒⑷為負(fù)激勵電極，中間的第一金屬圓筒 (2)為正測量電極，第二金屬圓筒(3)為負(fù)測量電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物組織介電特性測量電極，其特征在于所述的金屬電極層采用不銹鋼制成。
全文摘要
一種生物組織介電特性測量電極，該測量電極由同軸的四層金屬電極層以及設(shè)置在各金屬電極層之間的絕緣層構(gòu)成，且該測量電極的前端為圓錐狀。四層金屬電極層構(gòu)成四個電極，可以使用四電極法測量被測生物組織的電阻抗，其中最內(nèi)側(cè)和最外側(cè)的金屬電極層作為激勵電極，兩者之間的金屬電極層作為測量電極。測量到電阻抗后，即可使用此電極的電極常數(shù)計算被測生物組織的介電特性。
文檔編號A61B5/053GK102440775SQ20111028669
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者付峰, 劉銳崗, 史學(xué)濤, 季振宇, 尤富生, 徐燦華, 楊旻, 董秀珍, 霍旭陽 申請人:中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)