用笔记本电脑构建生物阻抗记录仪——基于虚拟仪器技术

运用虚拟仪器技术研制一种基于笔记本电脑的便捷式生物阻抗记录仪,其目的在于使医生在医学实验中可方便地测定、记录动物活体心肌组织的阻抗特性变化,以揭示生物阻抗变化与生物组织的病理特征之间的相关性。系统利用美国NI公司的虚拟仪器技术,由带PCMCIA插槽的笔记本电脑和NI多功能数据采集卡构建二线制阻抗测量系统,通过软件编程按设定的频率提供强度可控的被测生物组织激励信号,再通过DAQ采集被测生物组织的电压信号,计算测定出被测生物电阻抗(模)。此系统已经浙江省人民医院心胸外科成功地试用于动物实验中,可对心肌阻抗值变化进行全程记录,而记录数据还可进一步予以离线分析处理,因而该系统非常适用于生物阻抗变化与生物病理特征相关性的医学研究。     

适用于家庭健康检测的生物电阻抗测量系统

针对家庭健康检测的需求,研制了一种低成本的生物电阻抗测量系统。采用由一对激励电极及一对敏感电极组成的四电极结构,利用单片机结合低通滤波器产生50kHz的正弦波恒流信号,施加在与人体皮肤接触的激励电极对上,通过测量敏感电极对的电压,实现人体生物阻抗的检测,有效克服了接触电阻抗以及空间电磁波的干扰。利用该系统对人体腿对腿间的生物电阻抗进行了实际测量,并将测量结果与TanitaBF-639的测量结果进行了对比分析。结果表明,这种测量系统在测量结果的线性、重现性、稳定性及准确性等方面的性能可满足人体成分测量的要求,为人体肥胖程度的家庭检测提供了一种有效的工具。     

适用于家庭健康检测的生物电阻抗测量系统

针对家庭健康检测的需求,研制一种低成本的生物电阻抗测量系统。采用由一对激励电极及一对敏感电极组成的四电极结构,利用单片机结合低通滤波器产生50 kH z的正弦波恒流信号,施加在与人体皮肤接触的激励电极对上,通过测量敏感电极对的电压,实现人体生物阻抗的检测,有效克服了接触电阻抗以及空间电磁波的干扰。利用该系统对人体腿对腿间的生物电阻抗进行了实际测量,并将测量结果与T an ita BF-639的测量结果进行了对比分析。结果表明,这种测量系统在测量结果的线性、重现性、稳定性及准确性等方面的性能可满足人体成分测量的要求。这为人体肥胖程度的家庭检测提供了一种有效的工具。     

基于云平台的生物电阻抗分析检测系统的设计

提出了一种基于云平台的生物电阻抗分析检测系统,对人体体成分的检测、监护和干预提供了积极有效的解决途径。系统以"智能采集终端+数据处理中继+综合性健康云服务平台+多模态应用终端"为架构,基于云计算和智能硬件技术,设计了包括生物电阻抗采集前端、MSP430数据处理收发中心、数据处理交互单元、云平台数据处理存储阵列和应用客户端5个部分。通过检测身高、体重和阻抗参数,运用云计算技术由服务器集群在云端动态修正和更新算法,完成数据结果的分析计算,在应用客户端请求数据时实现数据分发推送,并通过显示模块展现给使用者。与当前主流生物电阻抗分析检测系统的对比结果表明,该系统检测参数多,可实现数据的远程传输、处理和展示,有助于建立人体体成分检测监控新模式。     

基于组织电阻抗差异的磁声电检测技术

磁声电(MAE)检测是一种基于超声传播和霍尔效应的多物理场耦合新技术,利用磁场中带电粒子超声振动所产生的电势信号来实现生物组织电阻抗差异的测量.本文基于换能器的振动传播和组织电导率分布,推导了导电组织内MAE信号的解析公式,并利用强指向性换能器进行了公式简化.利用三层电导率突变组织模型进行了数值模拟,结果表明检测到的MAE波簇由组织边界产生,其振动幅度和极性反映了超声传播方向上电导率梯度的大小和方向.建立了一个MAE测量实验系统,对多层凝胶组织模型进行了实验测量,所采集的MAE信号和模拟结果高度一致.理论和实验结果证明,所提出的磁声电检测技术能测量组织边界的电导率梯度,反映超声传播路径上的电阻抗差异,为该技术在生物组织电导率的无损检测和成像提供了新方法.     

新型脑电信号前置级放大电路设计

脑电信号检测中前置级放大电路是信号预处理中最关键的环节,其设计优劣直接关系到脑电数据采集系统的精度,在现有生物电放大器研究的基础上,改进并设计了一种符合脑电信号特征的新型高性能前置级放大电路,该电路避免了传统生物电放大电路冗繁的模拟滤波环节,结构简单,调试方便．文中对该电路作了详细的理论分析和实验论证,实验结果证明,该电路达到了设计要求,为脑电放大器及其它微弱生物电放大器的研制及发展提供了一个新思路．     

基于Walsh函数的电阻抗成像激励信号分析

电阻抗断层成像(electrical impedance tomography,EIT)技术是一种利用生物组织与器官的电特性,提取与人体生理和病理状况相关信息的医学检测技术。研究了一种基于Walsh函数的同时多频激励信号,分析了该激励信号的数学原理、优势和合成方法。通过能量分析验证了该信号用于EIT系统的可行性。采用Verilog HDL硬件描述语言,在Quartus II平台对以f(5,t)和f(7,t)为例的两个不同信号进行了仿真,结果和理论计算值一致。经过理论计算和实验仿真得出结论:基于Walsh函数的同时多频信号主谐波分量能量占信号总能量的大部分,符合EIT频率要求,是一种可以用于EIT系统的有效激励信号。     

低频电流激励下苹果电阻抗检测系统的研究

文章主要介绍以苹果为对象的生物电阻抗检测系统硬软件的设计和研究,完成了系统的硬件设计,即对苹果阻抗信号的采集、前置放大及中间滤波,使之进入数字存储示波器显示、分析和处理,最后通过USB接口线传送到计算机进行存储;根据生物阻抗原理,对以水晶苹果为对象的生物体进行了实验研究,结果是苹果组织在外加激励频率增加的情况下其阻抗模值在逐渐减小;又将红富士分别放置2 d、10 d、1个月后检测其阻抗值,结果是随着放置时间的越长其阻抗模值越大,从而可以反映出水果的新鲜度与其阻抗的关系,这为水果品质的在线检测提供了一定的参考价值和理论依据。     

生物电阻抗技术与林木抗寒性研究

本文从物理学的角度介绍了生物电阻抗技术的原理、方法及其在林木抗寒性研究中的应用.从物理学的视野得出:(1)利用电阻抗法可以研究植物的抗逆性且比其他方法更为直接和灵敏:(2)在利用电阻抗研究植物的抗逆性时、需要说明所测参数的外场频率:(3)物理量p、f、εδ应该综合考虑;(4)生物组织的介电常数应该是比电导率更能够可靠和准确地反映植物组织的抗逆程度:(5)需要说明所施加的电场的方位:(6)某些情况下,若采用导纳进行计算更为方便:(7)弛豫时间τ比电阻率或电导率能够更准确地反映植物的受害程度:(8)植物电阻抗成像技术或许是未来一个具有潜在价值和奥妙的新兴研究点:(9)电极系统同样是应用中的一个关键问题.     

电流注入式磁声耦合成像研究综述

电流注入式磁声耦合成像技术是一种新型的生物组织电导率参数检测方法,具有电阻抗成像技术高对比度和超声成像技术高分辨率的优点。本文对MAT-CI技术进行了详细阐述,并对该成像技术的研究方向进行了展望。     

植入式硅神经微电极的发展

 神经科学和神经工程研究需要研究大脑神经元的电活动情况，以了解大脑产生、传输和处理信息的机制。植入式神经微电极作为一种传感器件，是时间分辨率最高的神经电活动传感手段之一。介绍了国内外几种主要的植入式硅基神经微电极的结构特点、制备方法和性能特点。分析表明，未来通过不断结构优化和改性修饰，特别是在高通量的神经记录方面，通过与同样基于硅材料的电路的集成，硅神经微电极能够进一步提高生物相容性，解决大规模的电极通道体内外传输与连接问题，实现对神经元的在体大规模长时间记录。     

血脑屏障和中枢神经系统疾病相关性的研究进展

中枢神经系统接受全身各处的传入信息, 经中枢神经系统整合加工后成为协调的运动传出, 或者储存在中枢神经系统内成为学习、记忆的神经基础. 中枢神经系统易受到致病因素影响而发生以精神活动障碍为主要表现的疾病, 同时亦可出现中枢神经系统退行性病变. 而血脑屏障能够使脑组织少受甚至不受循环血液中有害物质的损害, 从而保持脑组织内环境的基本稳定, 对维持中枢神经系统正常生理状态具有重要的生物学意义. 对血脑屏障与中枢神经系统疾病相关性的研究进展进行总结与综述, 以期为中枢神经系统疾病的预防与治疗提供更新与更全面的理论基础.     

基于ADuC834的胃运动阻抗信号采集系统的设计

医学电阻抗技术具有无创、廉价、功能信息丰富等优点。详细介绍了基于ADuC834的胃运动阻抗信号采 集系统的硬件、软件设计。经验证该系统是可行的,能够实现胃运动阻抗信号的采集,不仅节约了成本,降低了功 耗,而且仪器体积可进一步缩小,同时提高了整体性能和可靠性。     

基于高场3T磁共振的人体组织电特性成像

结合现代的影像学方法,提出了一种基于磁共振成像的生物组织电特性成像方法.根据磁共振图像扫描信号中包含目标体的电导率和介电常数等信息这一原理,从法拉第定律和安培定律出发,推导出了激励射频磁场与电特性之间的关系.利用基于双角度法的自旋回波扫描序列,对志愿者头部进行了高场3 T下的磁共振成像实验,初步得到了质子密度像、射频场映像以及相应的电特性像.改进的算法中引入梯度项后,图像上不同组织内部的电特性变化更加明显.与传统电阻抗成像以及常规磁共振成像相比,本文的新型磁共振电特性成像兼具高对比度和高分辨率的特点,作为一种功能成像,有望在相关重大疾病的预防和诊断方面发挥作用.      

利用机械阻抗求取机械系统传递函数的方法

文章提出了一种利用机械阻抗求取机械系统传递函数的简便方法 ,它类似于电系统中的复阻抗方法。这种方法将机械系统 3种基本元件固化为类似弹簧的复域元件 ,使求取系统传递函数免去列写微分方程的环节。与电系统稍有不同的是 ,这种方法需将机械系统结构图作适当的改形。改形也很简单 ,只要将串联形式的质量元件改为并联即可。     

基于单端电气量的故障测距算法

为了提高利用单端电气量测距的精度，在对基于单端电气量的正序电流迭代测距法进行分析的基础上，利用负序网计算本端系统阻抗，并提出了利用系统正常运行时参数估算对端系统正序阻抗的方法，从而使测距算法对系统的运行方式具有一定的自适应性．为了防止测距结果不收敛或收敛太慢，还提出了加速收敛的方法（Alkten法）、Alkten法的应用提高了测距的稳定性．仿真结果表明：该测距方法可以使测距误差在1％以下，且实现简单，不需要另外增加硬件投资。     

基于肺部先验知识的电阻抗成像重构算法

为获取人体肺部组织分布,结合人体肺部组织的结构特征,运用大型有限元仿真软件COMSOL,根据CT肺部扫描图像构建人体肺部模型,同时结合人体组织和器官电导率分布参数等信息,并考虑肺部先验知识,采用共轭梯度算法重建被测场电导率分布图像．仿真实验表明,灵敏场均匀性指标由基于圆形场域的34．218减少到基于肺部模型灵敏场域的15．568,灵敏场的均匀性得到明显改善,且重构图像具有较高的分辨率和图像质量．