可穿戴式電阻抗斷層成像胃動(dòng)力信息提取裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及胃消化過程中通過可穿戴式生物電阻抗成像系統(tǒng)進(jìn)行胃動(dòng)力信號(hào)檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]胃腸動(dòng)力障礙性疾病是臨床常見病，嚴(yán)重影響了人們的工作、學(xué)習(xí)和生活質(zhì)量。有研究表明，50 %的胃腸疾病患者存在胃動(dòng)力異常，胃部疾病總是從胃動(dòng)力失調(diào)開始，向惡性化方向發(fā)展，并一直伴隨胃動(dòng)力異常，胃動(dòng)力異常是胃腸疾病的源頭之一。胃動(dòng)力檢測(cè)包括胃的收縮、婦動(dòng)規(guī)律及胃排空時(shí)間的測(cè)量。在國內(nèi)外現(xiàn)有的一些檢測(cè)方法中，腔內(nèi)壓測(cè)量、恒壓器檢查等可觀察到由胃蠕動(dòng)引起的壓力波。但測(cè)量時(shí)要向胃內(nèi)插管，患者不易接受；放射性核素呼氣試驗(yàn)，特別是閃爍掃描法，其定量性、重復(fù)性較好，是目前胃排空測(cè)量的金標(biāo)準(zhǔn)。但因使用核素，對(duì)患者有害，且價(jià)格昂貴，也不宜長時(shí)間、多次重復(fù)使用，其應(yīng)用受到限制；超聲方法可觀察到胃排空或胃運(yùn)動(dòng)的情況。但要用于消化過程的長時(shí)間檢查，在操作技術(shù)上還存在不少困難，而且胃內(nèi)氣體的存在會(huì)影響聲束傳播，干擾成像結(jié)果；體表胃電圖(EGG)無創(chuàng)、方便，與胃收縮頻率的相關(guān)性較好，可用于研究和評(píng)價(jià)與胃節(jié)律性有關(guān)的疾病，但它與胃收縮或運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，其用于胃動(dòng)力評(píng)價(jià)的相關(guān)研究還有待深入。此外，以上各現(xiàn)行檢查方法大都只能給出一、兩項(xiàng)指標(biāo)，難于全面、有效地反映胃動(dòng)力與消化生理、病理變化規(guī)律。
[0003]電阻抗斷層成像(electrical impedance tomography,以下簡稱EIT)以人體組織、器官的電阻抗特性及其變化為依據(jù)，通過配置于人體體表的電極陣列，提取與人體生理、病理狀態(tài)相關(guān)的組織或器官的電特性信息，給出反應(yīng)組織、器官功能狀態(tài)及其變化規(guī)律的功能性圖像結(jié)果。胃是人體內(nèi)比較容易提取電阻抗信息的器官之一，在胃的活動(dòng)期，如胃排空或胃收縮、蠕動(dòng)時(shí)，由于胃的形態(tài)、容積及其內(nèi)容物組成情況的改變較大，其電特性變化非常明顯，變化規(guī)律與胃動(dòng)力學(xué)狀況相對(duì)應(yīng)，相關(guān)性強(qiáng)。EIT技術(shù)通過在人體胃部體表映射區(qū)粘貼一圈電極，由一對(duì)電極施加一微弱的電流激勵(lì)，然后測(cè)量其余電極對(duì)上對(duì)應(yīng)的電壓值，再切換一對(duì)電極進(jìn)行激勵(lì)，并測(cè)量其余電極對(duì)上對(duì)應(yīng)的電壓值，重復(fù)下去，可以測(cè)得一組電流激勵(lì)下的電壓值，根據(jù)測(cè)量得到的一組電壓值，通過一定的重構(gòu)算法即可重構(gòu)出胃內(nèi)部的電導(dǎo)率分布或者電導(dǎo)率變化的分布，可無創(chuàng)、連續(xù)地檢測(cè)胃的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，提取與胃動(dòng)力學(xué)狀況相對(duì)應(yīng)的電特性及其變化信息，反應(yīng)胃的收縮、蠕動(dòng)及排空過程，從而達(dá)到檢測(cè)與評(píng)價(jià)胃動(dòng)力功能。
[0004]由于胃運(yùn)動(dòng)和胃排空是一個(gè)緩慢的過程，以往采用EIT進(jìn)行胃動(dòng)力檢測(cè)往往需要患者在儀器設(shè)備前長時(shí)間停留，通過導(dǎo)線連接體表電極陣列和終端信息提取裝置，再通過USB或者串口的方式將采集到體表阻抗信息上傳計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像分析，往往需要患者在醫(yī)院專門的儀器設(shè)備室進(jìn)行診斷，隨著時(shí)間的推移，患者的不適感增強(qiáng)。有些胃動(dòng)力失調(diào)患者就是因?yàn)闆]有及時(shí)去醫(yī)院就醫(yī)而耽誤了最佳治療時(shí)間，進(jìn)而演變成胃炎、胃潰瘍甚至胃癌。
[0005]近些年，隨著無線通訊技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，可穿戴式醫(yī)療設(shè)備呈現(xiàn)井噴式增長?？纱┐魇皆O(shè)備具有操作簡單方便、不受場(chǎng)地條件限制、功耗低、方便遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)勢(shì)。通過可穿戴式設(shè)備可以將人體生理病理信息及時(shí)上傳手機(jī)，通過手機(jī)的處理器進(jìn)行信息處理，并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)結(jié)果傳送到醫(yī)生的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)終端，醫(yī)生可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息提出診斷意見，患者在家中就可以及時(shí)得到醫(yī)生的診斷結(jié)果。
[0006]可穿戴式醫(yī)療設(shè)備目前主要是應(yīng)用于生命體征測(cè)量方面，諸如:腕式電子血壓計(jì)、心臟檢測(cè)儀、血糖儀、脈搏監(jiān)測(cè)器，耳塞式耳機(jī)、臂帶或腕帶可穿戴式運(yùn)動(dòng)與健身產(chǎn)品；至今還未有利用可穿戴式醫(yī)療設(shè)備為在人體胃消化過程中形成生物電阻抗成像的提供長期連續(xù)的胃動(dòng)力信號(hào)的提取裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出一種可穿戴式電阻抗斷層成像胃動(dòng)力信息提取裝置，可以長期連續(xù)的獲得佩戴者的胃動(dòng)力信息，從而為電阻抗斷層成像提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種可穿戴式電阻抗斷層成像胃動(dòng)力信息提取裝置，包括彈性松緊腰帶和便攜式智能設(shè)備，所述彈性松緊腰帶上設(shè)有電極陣列，所述電極陣列包括等間距排列的8個(gè)或者16個(gè)電極扣；該裝置還包括集成在一塊電路板上的開關(guān)選通陣列，多頻激勵(lì)電流源、阻抗信號(hào)測(cè)量模塊、DSP信號(hào)處理器單元和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述電路板上設(shè)有8或者16個(gè)連接頭；所述開關(guān)選通陣列包括用于激勵(lì)電極選通的激勵(lì)選通開關(guān)和用于測(cè)量電極選通的測(cè)量選通開關(guān)；所述激勵(lì)選通開關(guān)和所述測(cè)量選通開關(guān)均分別由2片或者4片模擬開關(guān)集成電路DG412構(gòu)成，測(cè)量選通開關(guān)的數(shù)量與激勵(lì)選通開關(guān)數(shù)量相等；所述多頻激勵(lì)電流源包括DDS多頻信號(hào)發(fā)生器和電壓電流轉(zhuǎn)換模塊，所述DDS多頻信號(hào)發(fā)生器由ADI公司的DDS芯片構(gòu)成，所述電壓電流轉(zhuǎn)換模塊采用基于ADI公司的芯片電流鏡方案AD844或者差分放大器電流源方案AD8130 ;所述阻抗信號(hào)測(cè)量模塊包括前置儀表放大器、程控放大器、AC-DC解調(diào)器和AD轉(zhuǎn)換模塊；所述前置儀表放大器選用ADI公司的儀表放大器；所述程控放大器選用ADI公司或者TI公司的產(chǎn)品；所述AD-DC解調(diào)器選用ADI公司均方根值檢測(cè)芯片；所述AD轉(zhuǎn)換模塊選用ADI公司或者TI公司16位或者24位AD轉(zhuǎn)換芯片；所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器單元選用TI公司的DSP處理芯片；所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用基于藍(lán)牙4.0以上芯片的傳輸系統(tǒng)；所述彈性松緊腰帶上的電極扣通過標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)線與所述電路板上的連接頭相連，每一個(gè)連接頭還分別與測(cè)量選通開關(guān)中的一路開關(guān)的輸入和激勵(lì)選通開關(guān)中的一路開關(guān)的輸出相連，通過開關(guān)的控制來決定電極的狀態(tài)是用于激勵(lì)還是測(cè)量；所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器單元的1端口控制所述DDS多頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生用于激勵(lì)的交流電壓信號(hào)，該交流電壓信號(hào)輸入到電壓電流轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸入端，經(jīng)過電壓電流轉(zhuǎn)換，輸出滿足需要的激勵(lì)電流源，生成的激勵(lì)電流源注入到激勵(lì)選通開關(guān)的每一路開關(guān)的輸入端；通過測(cè)量選通開關(guān)的選通來依次拾取檢測(cè)電極對(duì)上的電壓信號(hào)輸送到前置儀表放大器的信號(hào)輸入端，經(jīng)過前置放大的信號(hào)輸送到程控放大器的輸入端，通過DSP數(shù)字信號(hào)處理器單元的1端口控制程控放大倍數(shù)，信號(hào)經(jīng)程控放大，在程控放大器的輸出端輸出并輸送到AC-DC解調(diào)器的輸入端進(jìn)行AC-DC轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)直接輸入到AD轉(zhuǎn)換模塊的模擬信號(hào)輸入端，DSP數(shù)字信號(hào)處理器單元控制AD轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，同時(shí)DSP數(shù)字信號(hào)處理器單元控制無線數(shù)據(jù)傳輸模塊將AD轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換結(jié)果上傳便攜式智能設(shè)備。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010](I)該可穿戴式電阻抗斷層成像胃動(dòng)力信息提取裝置可以將人體胃部動(dòng)力信息及時(shí)上傳便攜式智能設(shè)備，通過便攜式智能設(shè)備的處理器進(jìn)行信息處理，并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)結(jié)果傳送到醫(yī)生的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)終端，醫(yī)生可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息提出診斷意見，患者在家中就可以及時(shí)得到醫(yī)生的診斷結(jié)果，方便了有胃部疾病患者的就醫(yī)診斷；
[0011](2)通過將電阻抗成像檢測(cè)電極均勻分布在一個(gè)可穿戴的彈性松緊電極陣列腰帶上，使檢測(cè)電極與皮膚能夠充分良好的接觸，減少因電極放置不均勻?qū)χ亟▓D像的影響，圖像重建效果重復(fù)性、一致性好；
[0012](3)將檢測(cè)電控、控制電路、通訊電路等集成在一個(gè)較小的電路板上，并安裝在一個(gè)可置于身上的檢測(cè)盒中，極大的縮短了電極與檢測(cè)電路之間的距離，減少了因?qū)Ь€上分布電容、分布電感以及各種電磁干