专利名称：一种生物组织介电特性测量电极的制作方法
技术领域：
本发明属于电测量领域，具体涉及一种用于测量生物组织介电特性的测量电极。
背景技术：
目前，进行测量生物组织介电特性时，需要首先测量被测生物组织在不同频率下的电阻抗，再使用测量电极的电极常数，计算被测生物组织在不同频率下的电导率和相对介电系数，从而得到生物组织的介电特性。在进行生物组织电阻抗测量时，由于电极皮肤之间存在较大的接触阻抗，为了降低此接触阻抗的影响，一般使用四电极法进行测量，一对电极用于施加激励，另一对电极进行测量。目前，一般采用长方形或者圆柱形的测量盒，先将被测生物组织剪裁成长方体或者圆柱体，再将剪裁后的被测生物组织放入对应的测量盒，然后在测量盒两端的截面上施加激励，在组织内建立一个规则的电场，再使用测量盒中间放置的一对电极进行电压测量， 从而计算出被测生物组织的电阻抗特性；再基于电阻抗测量结果和测量盒的电极常数(由测量盒的截面积和测量电极之间的距离计算得到)，计算被测生物组织的电导率和相对介电系数。由于需要在测量之前将被测生物组织剪裁成长方体或者圆柱体，操作过程较为复杂，这就存在以下几方面的问题首先，生物组织一般较软，并不容易剪裁成规则的长方体或者圆柱体，不能保证修剪后的长方体或圆柱体在不同位置处的截面积严格一致，受此影响，测量过程中在被测生物组织内建立的电场就不能保证严格的均勻一致，从而引入误差； 其次，有时能够用于测量的生物组织体积不够大，无法剪裁成需要的形状；最后，这种测量方式需要将生物组织离体后再进行剪裁，操作所需要的时间较长，使组织失去生物活性，而失去生物活性的生物组织的介电特性与在体生物组织的介电特性有较大差别，用这种测量方式无法准确得到在体生物组织的介电特性。所以，当前的生物组织介电特性的测量装置不够方便、不够准确，需要一种能够准确、方便的进行介电特性测量的测量装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在测量生物组织介电特性时，不需要对被测生物组织进行修剪，而是直接将测量电极插入被测生物组织，直接测量被测生物组织的电阻抗的生物组织介电特性测量电极。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是该测量电极由同轴的四层金属电极层以及设置在各金属电极层之间的绝缘层构成，且该测量电极的前端为圆锥状。所述的四层金属电极层最内侧为一个实心金属圆柱，在该实心金属圆柱外侧依次同轴套装有三个直径从小到大的金属圆筒，在实心金属圆柱及各金属圆筒之间设置有绝缘隔罔层。所述的实心金属圆柱的直径为200um，第一金属圆筒的内径为400um、外径为600um，第二金属圆筒的内径为900um、外径为1200um，第三金属圆筒的内径为1500um、外径为 1800um。所述的测量电极前端圆锥状的锥角为30度。 所述的实心金属圆柱为正激励电极，最外侧的第三金属圆筒为负激励电极，中间的第一金属圆筒为正测量电极，第二金属圆筒为负测量电极。所述的金属电极层采用不锈钢制成。与现有技术相比，本发明的优点在于使用时可直接将测量电极插入被测生物组织中，不需要对生物组织进行修剪、不会由于修剪的不均勻而引入误差，特别是它可以直接测量在体生物组织的介电特性，因而不但可以简化测量步骤，而且可以提供更加准确、真实的生物组织介电特性测量结果。
图1是本发明测量电极的三维视图。图2是本发明测量电极的剖面图。图3是本发明测量电极的俯视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。参见图1，2，3，本发明包括同轴的四层金属电极层以及金属电极层之间的绝缘层； 所述的四层金属电极层中，最内侧的金属电极层为实心金属圆柱1，其外侧为三层直径依次增大的金属圆筒2、3、4;所述的四层金属电极层依照直径的大小，依次同轴套在一起；在四层金属电极层之间设置有绝缘隔离层5、6、7进行区隔；测量电极的前端被设计成圆锥状， 一方面有利于测量电极插入生物组织，另一方面可以增加电极与生物组织的接触阻抗。本发明的金属电极层采用不锈钢制成，一方面便于加工，另一方面可以使电极保持足够的强度以利于插入生物组织。所述的测量电极的直径不能太大，如果直径太大，则插入生物组织时会使生物组织的结构发生较大的改变，从而影响测量结果；测量电极的直径也不能太小，如果直径太小，一方面不利于加工，另一方面也使得电极组织间的接触阻抗增大，从而不利于测量的实施。经过仿真分析和实际检验，选择测量电极各金属层的直径为最内侧的实心金属圆柱1 的直径为200um，第一金属圆筒2的内径为400um、外径为600um，第二金属圆筒3的内径为 900um、外径为1200um，最外层第三金属圆筒4的内径为1500um、外径为1800um。执行介电特性测量时，可以将最内侧实心金属圆柱1和最外侧第三金属圆筒4作为激励电极，通过这两层向生物组织施加激励，将中间两层金属层即第一、第二金属圆筒2、 3作为测量电极，测量生物组织的响应电压信号。为了增加测量电极各金属层与生物组织的接触面积以保证生物组织与各金属层的接触良好，同时也为了便于将测量电极插入生物组织，所述的测量电极的前端被设计成圆锥状。此圆锥的锥角不能太大，否则不能保证电极与生物组织之间的接触面足够大、不能保证接触良好，而且也不便于插入生物组织；此圆锥的锥角也不能太小，如果圆锥角太大， 则当被测生物组织较薄时，椎体将穿透被测生物组织而无法实施测量。经过优选，认为测量电极前端的圆锥的锥角为30度较为合适。
以上说明只是用于帮助理解本发明所述的测量电极的结构及其核心思想，而不应理解为对本发明的限制，任何基于本发明所述的测量电极的结构，在测量电极的尺寸和实施方法上所进行的任何改动之处，都在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种生物组织介电特性测量电极，其特征在于该测量电极由同轴的四层金属电极层以及设置在各金属电极层之间的绝缘层构成，且该测量电极的前端为圆锥状。
2.根据权利要求1所述的生物组织介电特性测量电极，其特征在于所述的四层金属电极层最内侧为一个实心金属圆柱(1)，在该实心金属圆柱外侧依次同轴套装有三个直径从小到大的金属圆筒(2、3、4)，在实心金属圆柱(1)及各金属圆筒(2、3、4)之间设置有绝缘隔离层(5、6、7)。
3.根据权利要求1所述的生物组织介电特性测量电极，其特征在于所述的实心金属圆柱(1)的直径为200um，第一金属圆筒(2)的内径为400um、外径为600um，第二金属圆筒 (3)的内径为900um、外径为1200um，第三金属圆筒(4)的内径为1500um、外径为1800um。
4.根据权利要求1所述的生物组织介电特性测量电极，其特征在于所述的测量电极前端圆锥状的锥角为30度。
5.根据权利要求1所述的生物组织介电特性测量电极，其特征在于所述的实心金属圆柱⑴为正激励电极，最外侧的第三金属圆筒⑷为负激励电极，中间的第一金属圆筒 (2)为正测量电极，第二金属圆筒(3)为负测量电极。
6.根据权利要求1所述的生物组织介电特性测量电极，其特征在于所述的金属电极层采用不锈钢制成。
全文摘要
一种生物组织介电特性测量电极，该测量电极由同轴的四层金属电极层以及设置在各金属电极层之间的绝缘层构成，且该测量电极的前端为圆锥状。四层金属电极层构成四个电极，可以使用四电极法测量被测生物组织的电阻抗，其中最内侧和最外侧的金属电极层作为激励电极，两者之间的金属电极层作为测量电极。测量到电阻抗后，即可使用此电极的电极常数计算被测生物组织的介电特性。
文档编号A61B5/053GK102440775SQ20111028669
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者付峰, 刘锐岗, 史学涛, 季振宇, 尤富生, 徐灿华, 杨旻, 董秀珍, 霍旭阳 申请人:中国人民解放军第四军医大学