《一种具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头.pdf（9页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102499679 A (43)申请公布日 2012.06.20 CN 102499679 A *CN102499679A* (21)申请号 201110308549.3 (22)申请日 2011.10.12 A61B 5/053(2006.01) (71)申请人 中国人民解放军第四军医大学 地址 710032 陕西省西安市长乐西路 17 号 (72)发明人 董秀珍 季振宇 史学涛 王威 尤富生 付峰 刘锐岗 漆家学 张雯 王楠 李威 (74)专利代理机构 西安恒泰知识产权代理事务 所 61216 代理人 李郑建 (54) 发明名称 一种具有压力敏感特性的电阻抗扫描成。
2、像检 测探头 (57) 摘要 本发明公开了一种具有压力敏感特性的电阻 抗扫描成像检测电极探头， 由检测电极阵列面、 压 力检测装置和压力检测处理电路组成， 所述的压 力检测装置上安置有力传感器， 压力检测装置安 放于检测电极阵列面的下方， 与检测电极阵列面 直接相连或间接相连 ； 所述的压力检测电路， 包 括压力信号输入接口、 信号调理模块、 A/D 转换模 块、 微处理器模块和压力指示输出模块， 以实现对 操作者施与检测探头的压力敏感探测。该压敏检 测电极探头的特点是在进行目标部位检测时， 可 以进行压力大小和压力均匀性的提示， 有助于操 作时保持检测电极阵列和被测部位的良好接触， 减少对操。
3、作经验的依赖性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页 1/1 页 2 1. 一种具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头， 其特征在于， 由检测电极阵列 面 (1)、 压力检测装置 (4) 和压力检测处理电路 (6) 组成， 所述的压力检测装置 (4) 上安置 有力传感器 (5)， 压力检测装置 (4) 安放于检测电极阵列面 (1) 的下方， 与检测电极阵列面 (1) 直接相连或间接相连 ； 所述的压力检测电路 (6)， 包括压力信号输入接口、 信。
4、号调理模 块、 A/D 转换模块、 微处理器模块和压力指示输出模块。 2. 如权利要求 1 所述的具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头， 其特征在于， 所述的检测电极阵列面 (1) 由均匀分布在支撑基底 (3) 上电极阵列电极单元 (2) 组成， 其 中， 支撑基底 (3) 由硬质材料制成。 3. 如权利要求 1 所述的具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头， 其特征在于， 所述的压力检测装置(4)上安置的力传感器(5)， 其安放位置与检测电极阵列面(1)的周边 对应， 且均匀分布。 4. 如权利要求 1 所述的具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头， 其特征在于， 所述的力传感器 (。
5、5) 的数目至少为三个以上， 均匀分布于检测电极阵列面 (1) 的周边。 5. 如权利要求 1 所述的具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头， 其特征在于， 所述的检测电极阵列面 (1) 为圆形、 矩形或其它几何形状。 6. 如权利要求 5 所述的具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头， 其特征在于， 对于圆形的检测电极阵列面(1)， 力传感器(5)的位置则均匀分布于检测电极阵列面(1)外 周圆环上， 对于矩形的检测电极阵列面 (1)， 力传感器 (5) 的位置对应于四个角， 对于其它 几何形状的检测电极阵列面(1)， 则力传感器(5)的位置根据检测电极阵列面(1)几何图形 均匀安放在检测。
6、电极阵列面 (1) 的周边。 权 利 要 求 书 CN 102499679 A 2 1/3 页 3 一种具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头 技术领域 0001 本发明涉及一种电阻抗信息检测探头， 特别是涉及一种具有压力敏感特性的电阻 抗扫描成像检测探头。 背景技术 0002 电阻抗扫描检测成像系统多采用平板多单元阵列式检测探头， 对人体的表浅器官 ( 如乳房、 腋窝下淋巴结 ) 进行扫描检测。检测时由操作者手持检测探头， 并把其置于被测 部位表面， 检测探头上的电极单元阵列用于传感电流信号， 系统通过提取电极单元之间的 电流信号差异， 反映探头覆盖区域下组织的电阻抗分布情况。为确保电极阵。
7、列单元和皮肤 的紧密接触， 检测时需要操作者用一定力将检测电极平面平稳按压检测部位， 并且用力的 程度需维持至一次信号采集完成。如果在检测过程中， 检测探头的受力程度不够或者受力 不够均匀， 则会导致检测电极阵列全部或者部分与皮肤表面接触不良， 从而使采集的信号 失真。目前常规的方法是依赖操作者的操作经验， 达到检测探头与皮肤表面良好接触的目 的。由于对操作经验和手法的依赖， 这种方法需要操作者进行较长期的培训操作。但即使 是受训良好的操作者也偶然会出现操作不当的情况， 从而需废弃当前的采集数据， 再重新 进行检测。 因此， 完全依赖操作者经验的电阻抗扫描检测操作， 一方面对操作者的操作手法 。
8、有较高依赖， 另一方面检测数据提取的质量也不易控制。本设计针对电阻抗扫描检测的操 作特点， 提出一种具有压力敏感特性的检测探头， 可以确保操作者操作探头时检测电极单 元和待测部位表面良好的接触， 降低对操作经验的依赖， 提高检测信号提取的质量。 发明内容 0003 针对现用于电阻抗扫描检测成像系统的检测探头设计和操作存在的缺陷或不足， 本发明的目的在于， 提供一种具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头， 该探头可以 感知操作过程中探头表面的受力情况， 从而减少对操作者操作经验的依赖性。 0004 为了实现上述任务， 本发明采用如下的技术解决方案 ： 0005 一种具有压力敏感特性的电阻抗扫描。
9、成像检测探头， 其特征在于， 由检测电极阵 列面、 压力检测装置和压力检测处理电路组成， 所述的压力检测装置上安置有力传感器， 压 力检测装置安放于检测电极阵列面的下方， 与检测电极阵列面直接相连或间接相连 ； 所述 的压力检测电路， 包括压力信号输入接口、 信号调理模块、 A/D 转换模块、 微处理器模块和压 力指示输出模块。 0006 本发明实现的具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头， 在进行目标部位检 测时， 对操作者可以进行压力大小和压力均匀性的提示， 有助于检测电极单元阵列和被测 部位保持良好接触， 降低对操作者经验的依赖性， 便于对获取的采集信号进行有效质量控 制。 附图说明 。
10、说 明 书 CN 102499679 A 3 2/3 页 4 0007 图 1 是本发明的具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头结构示意图 ； 其中 图 (a) 是整体图， 图 (b) 是装配过程图。 0008 图 2 是检测电极阵列面示意图 ； 0009 图 3 是压力检测装置示意图 ； 0010 图 4 是压力检测处理电路系统结构图 ； 0011 图 5 是压力信号检测算法流程框图 ； 0012 图 6 是操作时探头压力状态显示于上位机软件界面的示意图 ； 0013 图 7 是操作时探头压力状态显示于探头表面显示屏中的示意图。 0014 以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的。
11、详细说明。 具体实施方式 0015 参见图1、 图2和图3， 按照本发明的技术方案， 本实施例给出一种具有压力敏感特 性的电阻抗扫描成像检测探头， 由检测电极阵列面 1、 压力检测装置 4 和压力检测处理电路 6 组成。压力检测装置 4 上安置有力传感器 5， 压力检测装置 4 安放于检测电极阵列面 1 的 下方， 与检测电极阵列面 1 直接相连或间接相连 ； 所述的压力检测电路 6， 包括压力信号输 入接口、 信号调理模块、 A/D 转换模块、 微处理器模块和压力指示输出模块。 0016 压力检测电路 6 实现压力的检测和分析处理。 0017 检测电极阵列面1由均匀分布的电极阵列电极单元2和。
12、支撑基底3， 其中支撑基底 3 由硬质材料制成， 受压后不易发生弹性形变。 0018 力传感器 5 的安放位置需与检测电极阵列面 1 的周边对应， 且均匀分布。 0019 图 6、 图 7 为使用该具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头的实施例图示。 具有压力敏感特性的电阻抗扫描成像检测探头， 可以实时提示操作者施加于探头的压力大 小和检测电极面受力的均匀程度， 进而反应检测电极单元和被检测部位是否良好接触， 可 以降低对操作经验的依赖， 提高检测信号提取的质量。 0020 在本实施例中， 压力检测装置 4 上安置力传感器 5， 力传感器 5 的安放位置需与检 测电极阵列面 1 的周边对应，。
13、 且均匀分布。根据探头结构设计的需求， 也可以将力传感器直 接安放于检测电极阵列面 1 的背后。 0021 压力检测装置 4 上的力传感器 5 的数目应该在三个以上， 力传感器 5 的放置位置 应该能均匀分布于检测电极阵列面 1 的外周环边上。 0022 对于圆形的检测电极阵列面1， 力传感器的5位置则均匀分布于检测电极阵列面1 的外周圆环上。对于矩形 ( 长方形或正方形 ) 检测电极阵列面 1， 力传感器 5 的位置可对应 于四个角 ； 对于其它几何形状的检测电极阵列面 1， 则力传感器 5 均匀安放在检测电极阵列 面 1 的周边即可。 0023 本实施例中检测电极阵列面 1 为正方形， 与。
14、之对应的四个力传感器 5 安放于压力 检测装置 4 的四个角， 当检测电极阵列面 1 与压力检测装置 4 装配到一起时， 四个力传感器 5与检测电极阵列面1紧密接触。 如果检测电极阵列面1采用其他几何形状或大小， 力传感 器 5 的放置个数和数目可以根据实际情况和要求均匀分布。 0024 本实施例中压力检测电路 6 和四个力传感器 5 一同安放于压力检测装置 4 上， 用 于实现压力信号检测。 也可以根据检测探头结构， 将压力检测电路6独立放置。 如图4所示 说 明 书 CN 102499679 A 4 3/3 页 5 为本实例的压力检测电路 6 的结构图， 包括压力信号输入接口、 信号调理模。
15、块、 A/D 转换模 块、 微处理器模块和压力指示输出模块。 压力信号输入接口接收压力传感器的输出信号 ； 信 号调理模块用于将接收到的压力传感器输出的模拟量进行信号调理， 以便满足 A/D 转换需 要的量程要求 ； A/D 转换模块用于经过调理后的模拟量转换为数据量， 可以采用单独的 A/D 转换芯片， 也可使用微处理器上自带的A/D转换接口 ； 微处理器模块用于读取A/D转换后的 数据量， 并按照本系统提出的算法， 对数据量进行计算分析， 将分析的结果输出到压力指示 模块。 0025 本实施例中的压力检测装置 4， 采用 PCB 板实现。PCB 板的大小与检测电极阵列面 1 的大小相等。在。
16、此 PCB 板的四个角放置四个测力传感器 5， 本实施例所使用的力传感器 5 为深圳鹏利达科技有限公司的 PLD204D-13 微型测力传感器， 直径 13mm， 高 7mm， 量程 50N。 传感器的信号线与压力检测电路 6 中的信号输入接口相连， 可以实时传感压力检测信号。 0026 本实施例的压力检测电路 6 中的信号调理电路， 采用信号放大的方式实现， 所用 芯片为 OP491 四运放。检测电路的微处理 (MCU) 采用 TI 公司的 MSP430F1122 芯片 (20 脚 TSSOP 封装 )。MSP430F1122 内部自带 5 路 10 位的 200Kbp 的 A/D 转换器，。
17、 可以实现本电路 中对力传感器输出的电信号采集的目的。A/D 的采集信号直接在 MSP430F1122 芯片内部进 行处理， 所用的压力信号检测算法流程如图 5 所示。在微处理芯片 MSP430F1122 的控制下， 其内置的 A/D 单元会采集来自力传感器的信号， 根据实际操作经验在程序中内置了使用检 测探头进行电阻抗扫描检测(比如对乳房检测)时的压力大小阈值范围和压力均一性阈值 范围， 每一路 A/D 所采集的信号都要与压力大小阈值进行比较， 并实时显示其比较结果， 若 比较结果在所设定的压力大小阈值范围内， 则表示操作者用力大小合适。同时对四路采集 的信号， 微处理器还要进行均匀性分析，。
18、 如果其分析结果在预设均匀阈值范围内， 则表示操 作者施于检测电极阵列面四个角的压力大小均衡。分析结果实时输出并进行显示， 其中显 示方式可以采用在检测探头上放置液晶模块的方式实现， 也可以采用将压力分析的结果传 输到上位机软件， 在上位机软件界面上进行显示。本实施例提供以下两种方式 ： 0027 参见图 6， 图中所示为本发明所实现的具有压力敏感特性的电阻抗扫描检测探头， 图中 A、 B、 C、 D 分别表示检测电极阵列面的四个角， 每个角均放置测力传感器， 图中， 经过压 力检测电路处理后的信号经电缆线传出检测探头， 进入上位机进行压力状态显示。图中的 压力状态显示图， 包含压力大小检测和。
19、压力均一性显示。本实施例将压力大小程度用色阶 显示， 压力均一性用曲线显示， 其中压力大小阈值范围为 P_ThL P_ThH， 压力均一性阈值 范围为Pcv_ThLPcv_ThH。 操作者在使用检测探头时， 其按压探头的力可以传递到检测电 极阵列面的四个角， 所以操作者在软件界面可以实时观察到自己操作时的用力程度， 根据 提示进行操作力度的调整， 直到满足压力要求。图 7 是将压力状态显示模块放置于检测探 头表面的一个实施例， 操作者也可以根据显示提示进行合理操作。 0028 需要说明的是， 以上的实施例是便于理解本发明， 本发明并不限于该实施例， 本领 域技术人员按照本发明技术方案所进行的修正、 添加和替换， 均应属于本发明保护的范围。 说 明 书 CN 102499679 A 5 1/4 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102499679 A 6 2/4 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102499679 A 7 3/4 页 8 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102499679 A 8 4/4 页 9 图 7 说 明 书 附 图 CN 102499679 A 9 。