一种尿液电导率动态监测装置及方法
【专利摘要】一种尿液电导率动态监测装置及方法，包括计算机、激励模块、驱动模块、测量模块、信号采集调理模块和若干个电极，其中激励模块主要产生恒流正弦波输出信号，驱动模块和测量模块主要由多路开关构成，多路开关通过计算机指令控制激励电极对和测量电极对的选取，信号调理模块对测量模块输出的信号进行放大处理并对其进行直流转换，得到直流信号送入采集模块，采集模块对输入的信号再进行模数转换，输出数字信号至计算机。本发明将尿液电导率的变化以二维图像的形式表示出来，实现了对尿液电导率的连续动态监测。
【专利说明】一种尿液电导率动态监测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种尿液电导率动态监测装置，以及利用该装置动态监测尿液电导率的方法。
【背景技术】
[0002]在临床观察和实验中得知，尿液电导率能够反映肾脏的浓缩和稀释功能。一些肾脏病变(如肾衰竭、肾结石等)将导致肾脏浓缩和稀释功能改变；对于某些肾脏疾病(如老年心力衰竭导致的水钠潴留)的治疗过程中，医生需要连续监测尿液电导率以便控制用药量，以达到更好的治疗效果。另外，尿失禁、脊髓损伤等各种原因导致尿意缺失的患者需要各种辅助手段帮助排尿。在上述背景下，对尿液电导率进行实时连续监测就变的很有必要。限于目前医疗设备中没有相关的实时监测设备，现在临床上对尿液电导率的测定都是采取先对尿液取样，然后通过尿液分析仪进行体外分析的方法。这种方法一方面检验等待时间长，另一方面也没办法对尿液电导率进行连续动态监测，影响治疗效果。
[0003]电阻抗断层成像(EIT)技术，具有无损伤、功能成像和医学图像监护三大突出优势，因此在医学上正得到越来越广泛的应用。它以生物体内电阻抗的分布或变化为成像目标，通过对生物体外加一定的安全激励电流，测得生物体表面电压信号来重构生物体的阻抗分布。由于生物组织阻抗特性差别显著，因而电阻抗成像结果明显。因此，可以将电阻抗断层成像技术应用到膀胱进行二维彩色成像，建立针对膀胱的动态监护系统，分析膀胱积尿过程中尿液电导率的变化。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种简单可靠、可对尿液电导率进行连续动态监测的装置，并提出了利用该装置对尿液电导率进行动态监测的方法。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:
本发明所述的尿液电导率动态监测装置，其特点是包括计算机、激励模块、驱动模块、测量模块、信号采集调理模块和若干个电极，其中所述激励模块在计算机的控制下主要用于产生恒流正弦波输出信号且产生的恒流正弦波输出信号的频率及幅值可调，所述驱动模块通过计算机指令的控制从若干个电极中选取一对电极作为激励电极，同时所述测量模块通过计算机指令的控制从剩下的电极中选取一对电极作为测量电极，所述信号采集调理模块中的信号调理模块对测量模块输出的信号进行放大处理并对其进行直流转换并将得到的直流信号送入信号采集调理模块中的采集模块，所述采集模块对输入的信号再进行模数转换后将转换得到的数字信号传送给计算机。
[0006]其中，上述驱动模块和测量模块各由两个32通道多路开关组成，且每个32通道多路开关均可执行32选I功能。
[0007]上述信号采集调理模块包括有两个仪表运算放大器和一个直流转换器。
[0008]本发明所述的尿液电导率动态监测方法，其特点是包括如下步骤:A、在一条有弹性的环形腰带上均匀地环设32个电极；
B、将环形腰带系于被测对象的膀胱所在部位；
C、开启装置进行测量；
测量时，通过计算机控制驱动模块从32个电极中指定一对电极作为激励电极并通过激励电极给被测对象施加一个安全激励电流，同时通过计算机控制测量模块从剩下的电极中指定一对电极作为测量电极并通过测量电极将获得的电压信号经测量模块送入信号采集调理模块，并经信号采集调理模块处理后传送给计算机，且该装置是每间隔I分钟采集一次数据送入计算机；
D、通过计算机分析采集到的数据，计算出目标区域内的电阻率分布，并最终以二维动态图像的形式显示出来。
[0009]本发明的有益效果是:将电阻抗断层成像技术应用于膀胱，能够以动态图像的方式，直观、定量地显示膀胱中尿液电导率的变化情况，克服了现有技术不能对尿液电导率进行动态监测的弊端；同时，电阻抗断层成像作为一种廉价的无损伤监测技术，无毒无害，可以对病人进行长期、连续监护，具有很好的市场应用前景。
[0010]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的结构框图。
[0012]图2是本发明所述环形腰带的结构示意图。
[0013]图3是本发明所述激励模块`和测量模块的结构框图 图4是本发明所述信号采集调理模块的结构框图。
【具体实施方式】
[0014]如图1-图4所示，本发明所述的尿液电导率动态监测装置，包括计算机、激励模块、驱动模块、测量模块、信号采集调理模块和若干个电极。其中，激励模块主要产生恒流正弦波输出信号，频率在IO-1OOkHz范围内，幅值为l_5mA，并且频率及幅值可调。驱动模块和测量模块主要由多路开关构成，多路开关通过计算机指令控制一对激励电极和一对测量电极的选取。信号采集调理模块中的信号调理模块接收到测量模块输出的信号后，对信号进行放大处理并对其进行直流转换，得到的直流信号送入信号采集调理模块中的采集模块。采集模块对输入的信号再进行模数转换后输出数字信号至计算机，供计算机做数值分析和图像重建用。
[0015]如图2所示，是将本发明所述的电极安装到一环形腰带上的结构示意图。该环形腰带由带弹性的柔性材料制成，在该环形腰带的表面均匀地环设有32个电极，32个电极组成一个环形阵列。
[0016]如图3所示，是本发明所述激励模块和测量模块的原理结构框图。激励模块和测量模块分别由两个完全相同的32通道多路开关构成，每个多路开关执行32选I功能。在计算机控制信号作用下，作为激励模块的两个32通道多路开关选通图2所示环形腰带上的一对电极作为激励电极，通过该激励电极对向被测对象注入激励电流；作为测量模块的两个32通道多路开关选通一对电极作为测量电极，信号经测量电极流出，到达信号采集调理模块。
[0017]信号采集调理模块还包括有两个仪表运算放大器和一个直流转换器。如图4所示，是本发明所述信号采集调理模块的原理结构框图。从测量模块出来的电压信号经前端二级运算放大电路的放大后，被送入交流转直流电路并被转换成直流信号，最后进入采集模块。采集模块对输入的信号再进行A/D转换，输出数字信号至计算机。
[0018]使用本发明对尿液电导率动态监测的方法如下:
首先，在一条有弹性的环形腰带上均匀地环设32个电极；
然后，将环形腰带系于被测对象的膀胱所在部位；
然后，开启装置进行测量；
测量时，通过计算机控制驱动模块从32个电极中指定一对电极作为激励电极并通过激励电极给被测对象施加一个安全激励电流，同时通过计算机控制测量模块从剩下的电极中指定一对电极作为测量电极并通过测量电极将获得的电压信号经测量模块送入信号采集调理模块，并经信号采集调理模块处理后传送给计算机，且该装置是每间隔I分钟采集一次数据送入计算机；
最后，通过计算机分 析采集到的数据，计算出目标区域内的电阻率分布，并最终以二维动态图像的形式显示出来。
【权利要求】
1. 一种尿液电导率动态监测装置，其特征在于包括计算机、激励模块、驱动模块、测量模块、信号采集调理模块和若干个电极，其中所述激励模块在计算机的控制下主要用于产生恒流正弦波输出信号且产生的恒流正弦波输出信号的频率及幅值可调，所述驱动模块通过计算机指令的控制从若干个电极中选取一对电极作为激励电极，同时所述测量模块通过计算机指令的控制从剩下的电极中选取一对电极作为测量电极，所述信号采集调理模块中的信号调理模块对测量模块输出的信号进行放大处理并对其进行直流转换并将得到的直流信号送入信号采集调理模块中的采集模块，所述采集模块对输入的信号再进行模数转换后将转换得到的数字信号传送给计算机。
2.根据权利要求1所述的尿液电导率动态监测装置，其特征在于上述驱动模块和测量模块各由两个32通道多路开关组成，且每个32通道多路开关均可执行32选I功能。
3.根据权利要求1所述的尿液电导率动态监测装置，其特征在于上述信号采集调理模块包括有两个仪表运算放大器和一个直流转换器。
4.一种利用上述任一权利要求所述的尿液电导率动态监测装置来动态监测尿液电导率的方法，其特征在于包括如下步骤: A、在一条有弹性的环形腰带上均匀地环设32个电极； B、将环形腰带系于被测对象的膀胱所在部位； C、开启装置进行测量； 测量时，通过计算机控制驱动模块从32个电极中指定一对电极作为激励电极并通过激励电极给被测对象施加一个安全激励电流，同时通过计算机控制测量模块从剩下的电极中指定一对电极作为测量电极并通过测量电极将获得的电压信号经测量模块送入信号采集调理模块，并经信号采集调理模块处理后传送给计算机，且该装置是每间隔I分钟采集一次数据送入计算机； D、通过计算机分析采集到的数据，计算出目标区域内的电阻率分布，并最终以二维动态图像的形式显示出来。
【文档编号】A61B5/053GK103610463SQ201310614714
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】蒋庆, 李雅宁, 高金武, 李日辉, 吴俊鹏 申请人:中山大学